郭家河煤矿区段煤柱合理宽度的确定与围岩控制研究.pdf
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1、662023 年第 8 期郭家河煤矿区段煤柱合理宽度的确定与围岩控制研究刘天文(陕西郭家河煤业有限责任公司,陕西 宝鸡 721500)摘 要 针对郭家河煤矿 2308 工作面邻旧采空区区段煤柱宽度设计问题,结合弹塑性极限平衡耦合弹性核理论计算得出合适煤柱宽度为 32.548.5 m,通过 FLAC3D数值模拟软件得出具体煤柱尺寸为 40 m。经监测,巷道顶底板、左帮、右帮最大位移量分别达到 78 mm、65 mm、103 mm、92 mm,围岩变形得到了有效控制,并在一定程度上验证了 40 m 宽度煤柱的合理性。关键词 采煤;区段;煤柱;宽度 中图分类号 TD822+.3 文献标识码 B do
2、i:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.08.022Determination of Reasonable Width of Section Coal Pillar and Study on Surrounding Rock Control in Guojiahe Coal MineLiu Tianwen(Shaanxi Guojiahe Coal Industry Co.,Ltd.,Shaanxi Baoji 721500)Abstract:In view of the design problem of coal pillar width in the old go
3、af section of the 2308 working face in Guojiahe Coal Mine,combined with the elastic-plastic limit equilibrium coupled elastic core theory,the appropriate coal pillar width is calculated to be 32.5-48.5 m.The specific coal pillar size is determined to be 40 m through FLAC3D numerical simulation softw
4、are.After monitoring,the maximum displacement amount of the roof and floor,left side,and right side of the roadway reached 78 mm,65 mm,103 mm,and 92 mm,respectively.The deformation of the surrounding rock is effectively controlled,and the rationality of the 40 m wide coal pillar is verified to some
5、extent.Key words:coal mining;section;coal pillar;width收稿日期 2023-01-06作者简介 刘天文(1996),男,陕西安康人,2018 年毕业于西安科技大学采矿工程专业,本科,助理工程师,现从事采掘技术管理工作。刘天文:郭家河煤矿区段煤柱合理宽度的确定与围岩控制研究煤柱的留设一直是煤矿设计人员关心的话题,其宽度设计影响着工作面顺利接续和矿压控制效果1-4。郭家河煤矿为得出 2308 工作面与 1309 采空区之间留有的合适煤柱宽度,采用理论计算、数值模拟及现场监测等手段来进行了确定。1 工程背景郭家河煤矿已完成 13011309 工作面
6、回采,接续工作面为盘区 2308 工作面,煤层厚 16 m,埋深约 800 m。巷道顶板上覆岩层主要由中粒砂岩、细粒砂岩及泥岩组成,厚度分别为 16 m、5.14 m、4.86 m,底板主要由泥岩和砂质泥岩组成,厚度约3.5 m、6.51 m。现场工作面布置示意图如图 1。巷道顶底板煤岩体物理力学参数见表 1。图 1 工作面布置示意图表 1 巷道岩层及煤的物理力学参数岩层密度/(kg/m3)体积模量/GPa黏聚力/MPa内摩擦角/()剪切模量/GPa抗拉强度/MPa中粒砂岩260013.563.50329.752.56煤13000.650.98300.380.86细粒砂岩300014.343.
7、65349.873.49泥岩25152.371.14331.491.71砂质泥岩255014.563.80319.652.26672023 年第 8 期刘天文:郭家河煤矿区段煤柱合理宽度的确定与围岩控制研究2 煤柱尺寸的确定根据文献5可知,工作面一侧采空时区段煤柱塑性区的宽度为:()0i cotln2cotMk hCXfCp+=+(1)煤柱在两侧边缘除去塑性区宽度还要一部分煤柱处于弹性应力状态,一般定义该宽度为 12 倍的开采煤层采高,计算公式为:B=2X0+(12)M (2)将(1)公式代入(2)公式可得:()()icotln12cotMk hCBMfCp+=+(3)式中:X0为一侧采空时煤
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