大傾角煤層區(qū)段煤柱合理尺寸研究.pdf

1、隨著煤炭資源開(kāi)采技術(shù)的快速提高以及近水平、緩傾斜煤層的大量開(kāi)采，容易采出的煤炭資源越來(lái)越少。同時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)以往因開(kāi)采困難而放棄的煤炭資源往往品種稀缺且品質(zhì)優(yōu)良。其中優(yōu)質(zhì)焦煤和無(wú)煙煤等稀缺煤種的賦存量占到了大傾角煤層賦存量的一半以上。為了保證煤炭的持續(xù)供應(yīng)，且不浪費(fèi)寶貴的煤炭資源，大傾角甚至急傾斜等復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層也被劃入了開(kāi)采范疇。因此研究大傾角煤層的開(kāi)采支護(hù)技術(shù)極為必要。煤礦支護(hù)的重點(diǎn)主要是保證采場(chǎng)與巷道安全可靠，兩工作面間的區(qū)段

2、煤柱是維持巷道及采場(chǎng)周?chē)鷩鷰r穩(wěn)定的關(guān)鍵所在。此外，在考慮開(kāi)采安全的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該兼顧提高資源回收率，因此區(qū)段煤柱應(yīng)有一個(gè)合理的寬度。除煤柱的寬度以外，煤層賦存的傾角、煤層埋深等因素也影響著煤柱的穩(wěn)定性。在開(kāi)采大傾角煤層過(guò)程中，采場(chǎng)頂板力學(xué)呈不對(duì)稱狀態(tài)，這使得大傾角煤層上覆巖層破壞、垮落巖塊的堆砌以及區(qū)段煤柱兩側(cè)的巷道受力破壞狀況與開(kāi)采緩斜煤層不同。因此，為保證大傾角煤層安全開(kāi)采，必須根據(jù)大傾角煤層區(qū)段煤柱上覆巖層破壞受力狀況，研究其合理

3、尺寸。
　　本文以潞寧孟家窯煤礦2號(hào)大傾角煤層為研究對(duì)象，主要研究了2號(hào)煤層兩工作面間區(qū)段煤柱留設(shè)理論及技術(shù)，以及隨著煤層賦存深度的增加，煤層傾角變化時(shí)，區(qū)段煤柱的合理寬度。研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下：
　?。?）從區(qū)段煤柱承受載荷的角度出發(fā)，研究大傾角工作面采場(chǎng)壓力的特點(diǎn)，以及頂板初次及周期破斷結(jié)構(gòu)，煤柱受力狀況。從而確定了大傾角采場(chǎng)周?chē)膽?yīng)力分布狀況、區(qū)段煤柱承受載荷最大的時(shí)期以及大傾角煤柱破壞最嚴(yán)重的位置。
　　（2）結(jié)

4、合極限平衡方程及邊界條件，將區(qū)段煤柱分為塑性區(qū)和彈性區(qū)。引入傾角因素，對(duì)區(qū)段煤柱彈塑性區(qū)寬度進(jìn)行了推導(dǎo)，確定了影響區(qū)段煤柱彈塑性區(qū)寬度的因素。考慮采掘影響對(duì)煤柱寬度公式進(jìn)行修正。根據(jù)孟家窯2號(hào)煤的實(shí)際地質(zhì)條件，求出了兩工作面間的理論區(qū)段煤柱寬度。
　?。?）利用數(shù)值模擬軟件模擬了11202、11204兩工作面間不同寬度條件下的區(qū)段煤柱破壞狀況。引入彈性區(qū)率作為量化煤柱穩(wěn)定性的指標(biāo)，研究隨著煤柱寬度增加，區(qū)段煤柱的受力及破壞狀況，從