动压巷道煤柱载荷特征及其对围岩应力的影响.pdfVIP

2012年2月 矿 业安全 与环保 第39卷第1期 动压巷道煤柱载荷特征及其对围岩应力的影响 赵启峰 ，田 多 ，李万名 ，师皓宇 (1．华北科技学院安全工程学院，北京 101601；2．开滦 (集团)蔚州矿业公司 崔家寨矿，河北 蔚县075700) 摘要：煤柱是回采巷道围岩结构的一个重要组成部分，煤柱尺寸在一定程度上决定着巷道围岩的稳 定性。针对崔家寨矿E12501综采工作面具体地质及开采技术条件，运用计算机数值模拟及现场实测相 结合的方法，研究不同煤柱宽度时煤柱及工作面煤体应力分布规律，获得了煤柱内部应力场及演化基本 规律。研究结果表明，煤柱宽度变化对围岩应力分布及结构变化特征影响显著，巷道维护状态是工作面 煤层和煤柱内应力场共同作用的结果，为区段煤柱宽度的合理留设、回采巷道合理位置的选择及围岩稳 定性控制提供 了依据。 关键词：动压巷道；煤柱宽度；围岩应力；模拟分析 中图分类号：TD325 文献标志码 ：A 文章编号：1008—4495(2012)01—0020—03 区段煤柱留设一直是困扰煤矿安全生产的一个 石，斜交层理较发育，平均厚度 1．0m；老底为灰色细 技术难题。煤柱留设的合理性直接关系到巷道支护 砂岩，厚层状，平均厚度 6～7m。E12501综采工作 效果、煤矿安全生产以及煤矿的经济效益 J。区 面与其相邻的E12503工作面均留设23m宽的护巷 段煤柱用于隔离采空区和维护巷道，煤柱是支撑作 煤柱，两者的进风巷、回风巷都沿煤层顶板布置，锚 用主体，对回采巷道的保护起到了关键作用，随着工 网索支护。 作面的推进，巷道相对采面位置的不同，煤柱内应力 2 现场实测 分布和变化规律将随之改变 J。因此掌握煤柱内应 力分布和变化规律，将为确定合理的煤柱尺寸及巷 煤柱应力观测力求全面反映工作面开采的全过 道的合理位置提供科学依据。笔者以崔家寨矿5煤 程，即采动影响前、采动影响期间与采动影响后这三 层首采工作面为例，运用计算机数值模拟及现场实 个不同时期煤柱应力变化的整个过程 ]。因此，在 测相结合的方法，对该矿不同煤柱宽度时的区段煤 E12503工作面回风巷 内，距离 E12501综采工作面 柱及工作面煤体应力分布规律进行研究，揭示煤柱 50m布置 I应力测站，安装9个钻孔应力计；相隔 应力分布及演化基本规律，使崔家寨矿煤柱及回采巷 30m布置 Ⅱ应力测站，安装6个钻孔应力计。使用 道既能安全可靠使用，又能确保围岩的整体稳定性。 KSE—II一1型钻孔应力计。 2．1 随工作面推进煤柱 内应力变化规律 1 工作面地质条件 煤柱 内不同深度处的应力随工作面推进不同距 崔家寨矿E12501综采工作面为东二采区5煤 离时的变化情况，如图1所示 。 层首采工作面，走向长820m，倾斜长 140．6m，地面 标高 1130—1160m，工作面标高840—898In。该 · =—-==16．0m测点+：2O0．m：测点 ，、～．．． 工作面煤层结构稳定，煤层厚度4．30—4．75m，平均 ’ ． ． ／ 日 4．5m，煤层倾角 5．5。。工作面直接顶为含炭粉砂 星 。