浅埋煤层沿空掘巷煤柱尺寸优化研究.pdf
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1、952023 年第 8 期宋永起:浅埋煤层沿空掘巷煤柱尺寸优化研究收稿日期 2023-03-17作者简介 宋永起(1998),男,山东滨州人,山东科技大学资源与环境专业,硕士研究生,研究方向:矿山压力与围岩控制。浅埋煤层沿空掘巷煤柱尺寸优化研究宋永起(山东科技大学能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590)摘 要 本文以杨家村煤矿 5 煤层沿空巷道为研究对象,针对实际生产过程中提出的煤柱尺寸优化问题,依据极限平衡理论和弹性核理论,通过理论计算与数值模拟,确定了该沿空巷道留设的合理煤柱尺寸为 7.5 m。经现场试验,顶板离层量为 51 mm,此煤柱尺寸能够满足围岩控制安全生产要求。关键词 沿空
2、;煤柱;尺寸;优化 中图分类号 TD822+.3 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.08.032Research on Optimization of Roadway Driving Along Goaf Coal Pillar Size in Shallow Buried Coal SeamSong Yongqi(College of Energy and Mining Engineering,Shandong University of Science and Technology,Shandong Qingdao 266590)Abstr
3、act:This paper takes the roadway along goaf of the 5 Coal Seam in Yangjiacun Coal Mine as the research object,aiming at the optimization problem of coal pillar size proposed in the actual production process,according to the limit balance theory and elastic core theory,through theoretical calculation
4、 and numerical simulation,it is determined that the reasonable coal pillar size for the retaining roadway along goaf is 7.5 m.After on-site testing,the separation amount of the roof is 51 mm,and this size of coal pillar can meet the safety production requirements of surrounding rock control.Key word
5、s:along goaf;coal pillar;size;optimization宋永起:浅埋煤层沿空掘巷煤柱尺寸优化研究近年来,沿空掘巷小煤柱护巷技术在我国各大矿区得到普遍应用1-3。在掘巷过程中,合理的煤柱尺寸是保证巷道稳定性和安全性的重要因素4-6。杨家村煤矿原采用留15 m大煤柱的方式布置巷道,亟需对5煤层沿空掘巷区段煤柱宽度进行合理优化。1 工程背景杨家村煤矿 5 号煤层平均埋深 250 m 左右,平均厚度2.07 m,属浅埋中厚煤层。顶底板岩性如图1。2 煤柱合理宽度理论计算2.1 沿空掘巷煤柱支护理论依据煤层开采以后,工作面上方的直接顶岩层随之垮落。将工作面上方直接顶、基本顶和
6、上方岩层看作传递岩梁,基本顶和上方岩层之间产生离层,工作面前方的基本顶、直接顶和上方岩层则未离层。工作面采用沿空掘巷留小煤柱护巷时,沿空巷道位于直接顶和基本顶断裂产生的三角块下方,此时煤柱处于侧向支承压力降低区。沿空掘巷岩层结构图如图 2。图 1 5 煤层顶底板岩性柱状图962023 年第 8 期 图 2 沿空掘巷岩层结构图2.2 合理煤柱宽度理论计算根据 5 煤层的具体开采条件和参数,采用围岩极限平衡强度计算法和弹性核理论计算法对留设煤柱尺寸进行理论计算。2.2.1 围岩极限平衡强度计算法极限平衡法依靠锚杆或锚索等工具的极限锚固作用,将煤柱尺寸控制在尽可能小的范围内,在保证巷道稳定性的基础上
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