*距离煤层上层煤柱下应力分布规律及巷道支护技术_论文

发布时间:2021-11-29 04:47:57

第1 8卷 第 4期 ( 总第 1 1 3期 )   2 0 1 3年 8月   煤  矿  开  采  Co a l   mi n i n g   Te c h n o l o g y   V o 1 . 1 8 No . 4( S e r i e s   N o . 1 1 3)   Aug us t   2 01 3   * 距离煤层 上层煤柱 下 应力 分布 规 律及巷道支护技 术   丁永 红  ,崔千 里  (1 .山西潞安集团 蒲县新 良友煤业有限公司 ,山西 蒲县 0 4 1 2 0 0 ;2 .煤 炭科学研究总院 开采设计研究分 院,北京 1 0 0 0 1 3 ;   3 .煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室 ( 煤炭科学研究总院) ,北京 1 0 0 0 1 3 )   [ 摘 要]   以山西临汾某矿*距 离煤层群 下层巷 道支护 为工程 背景,采用 F L A C   有 限差分 程  序计算分析 了上层护巷煤柱 内应力分布规律及 对底板煤 岩层应力分布的影响规律和作用 范围。研 究表  明,在上层护巷煤 柱集 中应力作 用下,底板煤 岩层 中会产 生应力重分 布,并伴 有部 分 区域煤 岩体 塑性  破碎发生 ,应力集 中系数与该 点到煤柱 的位置 距离有 关。最后将研 究结果用 于井下实践 ,通过 井下巷  道 围岩变形情况监测 ,验证 了结论 的正确 性。   [ 关键词]   *距离煤层群 ;护巷 煤柱 ;应力分布;锚杆 支护;高预应 力   [ 中图分类号]T D 3 5 3   [ 文献标识码 ]B   [ 文章编号 ]1 0 0 6 . 6 2 2 5( 2 0 1 3 )0 4 — 0 0 8 2 — 0 3   Ru l e   o f   S t r e s s   Di s t r i bu t i o n  un de r   Ne a r   Co a l - pi l l a r   a n d   Ro a dwa y   Su pp o r t i ng   Te c hn o l o g y   *距 离煤层 群下行 开 采时 ,上部 煤层 回采后 留  为泥岩 ,局部 为 粉砂 岩 ;底 板 为 泥 岩 、炭 质 泥 岩 。   3号煤 * 均 厚 度 2 . 0 m,矿 井 岩层 岩 性 综 合 情 况 见  图 1 。   厚度/ m   l 7 . 0   l _ 3   、   有护 巷煤 柱 ,煤 柱 内会产 生应力 集 中现象 。煤柱 应  力集 中程 度与煤 柱尺 寸 、煤柱顶 底板 煤岩体 性 质及  结构 有关 ¨   。煤柱 产生 的集 中应 力会 向底 部煤 岩  层传 递 ,并在一 定范 围 内引起应 力重 新分 布 。上层  残 留煤柱 对下部 煤岩 层巷 道 围岩 的应 力影 响范 围及  矿压 显现 特征是 *距 离煤 层下行 开采 的 主要 研究 内  容 之一 ,对 于确 定下 部煤 岩层 巷道 的合理 布置 和支  柱状  岩性特征  粉砂岩  直 接顶 ,黑色 泥 岩  2 I 4   2 号煤   2 - 7   深灰色泥岩  护参 数选 择 具 有 重 要 指 导 意 义  。本 文 针 对 山西  临 汾某矿 *距 离煤 层 下层 巷 道 掘 进 支 护实 际情 况 ,   1 . 5   2 . 0   中粒砂岩  3 号煤   进行 数值 模拟 分析 ,研究 *距 离煤层 煤柱 应力 传递  规律 和下 部煤 岩层 巷道 围岩应 力分 布状 态 ,为巷道  布置 及支 护提供 科学 依据 。   l   工作 面地质 及 采掘条件  3 8 . 7   黑色泥岩  5 3 4 _   深灰色砂质泥  岩及中粒砂岩  山西 临 汾 某 矿 2号 、3号 煤 层 层 间 距 0 . 7 0~   6 . 3 9 m,* 均 4 . 2 m,埋 深 约 1 6 0 m,属 于典 型 的*  距 离煤层 。2 0 0 9年 矿井 进行 技 术 改造 ,将 2号 、3   号煤 层划 为一 个水 * ,在 井 田中偏 西部 3号煤 中布  置 3条采 区巷道 ,向南延 至井 底车 场大 巷 ,向北延  至井 田北 部 ,并与 原蛤蟆 沟煤 业连 通 ,以 回采矿井  2 . 8   3 _ 4   2 - 3   1 l 号煤  深黑色泥岩  砂 岩  图1   岩 层 综 合 柱 状  2号煤 剩余 资源 。   2 *距 离煤层 煤柱 下煤 岩层 应 力分析  2 号煤层 中北部已回采完毕 ,为矿井整合前小  窑开采 ,回采面南北向布置 ,采用全部垮落法控制  顶 板 ,护巷煤 柱宽 度 1 5 m。3号煤 3条 采 区巷 道 位  于原 2号煤 的护 巷 煤 柱 或采 空 区下 方 ,* 行 布 置 ,   水 *距 离 2 0 m。2号 煤 * 均 厚 度 2 . 4 m,倾 角 3~   8 。 ,含夹矸 0— 2层 ,属 稳 定 可 采 煤 层 。煤 层 顶 板  2 . 1  F L A C 如 模 拟计 算分 析  根据 2 号煤回采工作面布置情况和护巷煤柱尺  寸 ,采 用 三 维 有 限 差 分 程 序 F L A C 如 进 行 模 拟 分  析 J 。模 拟 内容 主要 为煤 柱 应 力 分 布 及 煤 柱 对 底  板煤岩层应力分布的影响规律和作用范围。根据现  场测试结果 ,模拟采用的煤岩体力学参数见表 1 。   [ 收稿 日期 ]2 0 1 3 - 0 4 —1 0   [ 作者简介 ]丁永红 ( 1 9 7 5 一 ) ,男 ,山西垣曲人 ,工程 师,现任 山西潞安集团蒲县新良友煤业有 限公司总 工,主要从事生产技术管理工作。   8 2   丁永红 等:*距 离煤层上 层煤柱 下应力分布规律 及巷道

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