特殊条件对区段煤柱合理尺寸留设的影响分析
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１ 特殊 条件 的影 响
１ ． １ 老顶岩 层在 区段 煤柱 处断 裂位置 的影 响 上 区段 采空 区老 顶 岩层 在 区段 煤 柱处 的断 裂 位
下 区段 实体 煤 顺 槽巷 道 区段 煤巷 上 区段采 空 区
置 分 为两种 ， 即位 于 区段 煤柱 煤壁 之 内的上方 和 区段 煤 柱煤 壁之 外 即采 空 区 的上方 （ 见图 １ ， 图２ ） 。 当老
顶 岩ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ层 在 区段 煤 柱 煤 壁 之 内 的上 方 断裂 时 ， 岩块 Ｂ
图１ 老顶 岩层 在 区段 煤 柱 处 煤 壁 内断 裂 示 意 图
１ ． ２ 区段 煤柱 与顶 底板 形成 的力 学结构 的影 响 上 区段采 空 区老顶 岩 层 断 裂所 形 成 的 小 结构 对 区段 煤柱 的稳定 性 有 很 大影 响 （ 见图 ３ ） 。稳 定 的小
宽度 加大 到现 在 采 用 的 ３ ０ １ Ｔ Ｉ ， 但 护 巷效 果几 乎 没 有 改善 。究 其原 因是没 有认 清 问题 的实 质 。本 文认 为 ： １ ）加 大煤 柱 宽度 提 高 煤 柱 强度 是 可 行 的 ， 但 有
一
力 。 由于 区段 煤柱 的长 度方 向和 最 大水 平 主 应 力 方
第 ｌ １ 期 ２ ０ １ ３年 １ １ 月
・
山 西 焦 煤 科 技
Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｃｏ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ａ ｌ Ｓｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｎｏ ．１ １ ＮＯ Ｖ ． ２ ０ｌ ３
专题 综 述 ・
特殊条件对区段煤柱合理尺寸留设的影响分析
贺西矿 是汾 西矿业 集 团的一座 新建 现代化 矿井 。 地面 位于 山西省柳 林 县城东南 １ ２ ｋ ｍ处 ， 煤 田属 山西 河 东 煤 田中段井 田面积 １ ６ ． １ ６ ｋ ｍ 。年产 量为 ２ ４ ０万 ｔ 。含煤 地层 是石 炭系 上统 太原 组 和二 叠系 下统 山西 组 。水 文地 质条件 简 单 ； 瓦斯 等 级 为 高瓦 斯 矿 井 ； 地
回转将 对 区段煤 柱上侧 边缘 的受力 、 变 形状 况产生 很
大 的影 响 ， 使 区段煤 柱 上侧 塑 性 变 形 区宽 度 增 加 ， 破 环严 重 （ 见图 １ ） 。因此 ， 在 留设 区段煤 柱 时 ， 要 使 煤
柱宽 度加 大 。
煤 法采 煤 ， 全 部跨 落法 管理顶 板 。针对 贺西矿 的特 殊 的环境 和影 响 因素 ， 在 留设 区段 煤 柱 时 ， 必须 对 这 些 影 响 因素进 行分 析 。
王 瑞 卿
（ 山西焦煤集 团 投资有限公 司， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ２ １ ）
摘
要
通过 对 贺西矿 ３ 煤 综采 工作 面特殊 条件 的研 究 ， 分 析 了其 对 区段 煤 柱合 理 尺 寸 留设 的
影响 。指 出区段 煤柱尺 寸 不是 越 大越好 ， 在 同 时满足 支撑作 用、 护 巷作 用和 隔 离作 用 的条 件 下 ， 其 宽
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ８—２ ７
作者简介 ： 王瑞卿 （ １ ９ ８ ４ 一） ， 男， 山西太原人 ， ２ ０ １ ０年毕业于太原理工大学 ， 硕士研究生 ， 助理工程师 ， 主要从 事煤矿生产技术管理工作
（ Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ） ｗ ａ ｎ ｇ ｒ ｕ ｉ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ７ ２ ＠１ ６ ３ ． ｏ ｏ ｍ
质 构造 总体 上为走 向北 西 、 倾 向南 西 的单 斜 构 造 ， 地 层 倾角 ３ 。 ～ ５ 。 ， 褶曲、 断层 均不 发育 ， 仅发 现 １条落 差
为９ ｍ 的正 断层 ， 其 余 为小 于 ２ ｍ 的层 间 断层 ； 煤 层 赋 存稳 定 。可 采 煤 层 ３ 、 ４ 层， 两 层 同时 进 行 开 采 。 两 层煤 平均 间距 １ １ ． ９ ９ ｍ， ３ 煤 开 采方 式 为走 向长 壁 开采 ， ４ 煤开 采方式 为倾斜 长 壁开采 。综 合 机械 化 采
顶、 老顶 的岩 石 力 学 性 质 以及 老 顶 和 其 上 载 荷 等 因 素 。在多 数情 况下 ， 断裂位 置发 生在煤 壁之 内上方 。 分析 贺西矿 ３ 煤层 、 直接顶 、 老顶 的岩性 及 其 抗 拉、 抗 压 强度 ， 根 据 以上 理 论 ， 可 以得 出结 论 ， 该 矿 上 区段 采空 区老顶 岩层 在 区段 煤 柱处 的断 裂 位置 发 生 在煤 壁之 内的 上方 。 因而 ， 上 采 空 区老 顶 岩 块 Ｂ 的
・
４ ０・
山 西 焦 煤 科 技
２ ０ １ ３年第 １ １ 期
进方 向夹角 ３ ６ ． ３ 。 ， 最 小水 平 主应 力 为 ４ ． ５ ４ ＭＰ ａ ， 铅 直 主应力 为 ７ ． ５ ８ ＭＰ ａ ， 最 大 主应 力 为 最 大 水 平 主应
区段煤 柱 强度 ， 可 以解 决 上 述 问题 。于是 ， 区段 煤 柱
的 回转 将对 区段煤 柱 上侧边 缘煤体 的受 力 、 变形状 况
产 生很 大 的影响 。上 区段 采空 区老 顶 岩层 在 区段 煤
结构 ， 不 仅具有 自我 支 撑 功 能 ， 而且 可 以支 撑 老顶 上 覆 岩层 ， 使 区段 煤柱 免受来 自右 上方 的侧 压破 坏 。岩
柱 处 的断裂 位置 ， 主要 取决 于直接 顶 的厚度 、 煤、 直 接
度有 一定 的 限度 ， 并通 过理论 计 算对影 响 因素进行 了综合 优化 分析 。
关 键词 特 殊条件 ； 区段 煤柱 ； 合理 尺 寸 ； 影 响分析 中图分 类号 ： Ｔ Ｄ ８ ２ ２ ． ３ 文献 标识码 ： Ｂ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ２— ０ ６ ５ ２ （ ２ ０ １ ３ ） １ １— ０ ０ ３ ８— ０ ４
１ ． １ 老顶岩 层在 区段 煤柱 处断 裂位置 的影 响 上 区段 采空 区老 顶 岩层 在 区段 煤 柱处 的断 裂 位
下 区段 实体 煤 顺 槽巷 道 区段 煤巷 上 区段采 空 区
置 分 为两种 ， 即位 于 区段 煤柱 煤壁 之 内的上方 和 区段 煤 柱煤 壁之 外 即采 空 区 的上方 （ 见图 １ ， 图２ ） 。 当老
顶 岩ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ层 在 区段 煤 柱 煤 壁 之 内 的上 方 断裂 时 ， 岩块 Ｂ
图１ 老顶 岩层 在 区段 煤 柱 处 煤 壁 内断 裂 示 意 图
１ ． ２ 区段 煤柱 与顶 底板 形成 的力 学结构 的影 响 上 区段采 空 区老顶 岩 层 断 裂所 形 成 的 小 结构 对 区段 煤柱 的稳定 性 有 很 大影 响 （ 见图 ３ ） 。稳 定 的小
宽度 加大 到现 在 采 用 的 ３ ０ １ Ｔ Ｉ ， 但 护 巷效 果几 乎 没 有 改善 。究 其原 因是没 有认 清 问题 的实 质 。本 文认 为 ： １ ）加 大煤 柱 宽度 提 高 煤 柱 强度 是 可 行 的 ， 但 有
一
力 。 由于 区段 煤柱 的长 度方 向和 最 大水 平 主 应 力 方
第 ｌ １ 期 ２ ０ １ ３年 １ １ 月
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山 西 焦 煤 科 技
Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｃｏ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ａ ｌ Ｓｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｎｏ ．１ １ ＮＯ Ｖ ． ２ ０ｌ ３
专题 综 述 ・
特殊条件对区段煤柱合理尺寸留设的影响分析
贺西矿 是汾 西矿业 集 团的一座 新建 现代化 矿井 。 地面 位于 山西省柳 林 县城东南 １ ２ ｋ ｍ处 ， 煤 田属 山西 河 东 煤 田中段井 田面积 １ ６ ． １ ６ ｋ ｍ 。年产 量为 ２ ４ ０万 ｔ 。含煤 地层 是石 炭系 上统 太原 组 和二 叠系 下统 山西 组 。水 文地 质条件 简 单 ； 瓦斯 等 级 为 高瓦 斯 矿 井 ； 地
回转将 对 区段煤 柱上侧 边缘 的受力 、 变 形状 况产生 很
大 的影 响 ， 使 区段煤 柱 上侧 塑 性 变 形 区宽 度 增 加 ， 破 环严 重 （ 见图 １ ） 。因此 ， 在 留设 区段煤 柱 时 ， 要 使 煤
柱宽 度加 大 。
煤 法采 煤 ， 全 部跨 落法 管理顶 板 。针对 贺西矿 的特 殊 的环境 和影 响 因素 ， 在 留设 区段 煤 柱 时 ， 必须 对 这 些 影 响 因素进 行分 析 。
王 瑞 卿
（ 山西焦煤集 团 投资有限公 司， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ２ １ ）
摘
要
通过 对 贺西矿 ３ 煤 综采 工作 面特殊 条件 的研 究 ， 分 析 了其 对 区段 煤 柱合 理 尺 寸 留设 的
影响 。指 出区段 煤柱尺 寸 不是 越 大越好 ， 在 同 时满足 支撑作 用、 护 巷作 用和 隔 离作 用 的条 件 下 ， 其 宽
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ８—２ ７
作者简介 ： 王瑞卿 （ １ ９ ８ ４ 一） ， 男， 山西太原人 ， ２ ０ １ ０年毕业于太原理工大学 ， 硕士研究生 ， 助理工程师 ， 主要从 事煤矿生产技术管理工作
（ Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ） ｗ ａ ｎ ｇ ｒ ｕ ｉ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ７ ２ ＠１ ６ ３ ． ｏ ｏ ｍ
质 构造 总体 上为走 向北 西 、 倾 向南 西 的单 斜 构 造 ， 地 层 倾角 ３ 。 ～ ５ 。 ， 褶曲、 断层 均不 发育 ， 仅发 现 １条落 差
为９ ｍ 的正 断层 ， 其 余 为小 于 ２ ｍ 的层 间 断层 ； 煤 层 赋 存稳 定 。可 采 煤 层 ３ 、 ４ 层， 两 层 同时 进 行 开 采 。 两 层煤 平均 间距 １ １ ． ９ ９ ｍ， ３ 煤 开 采方 式 为走 向长 壁 开采 ， ４ 煤开 采方式 为倾斜 长 壁开采 。综 合 机械 化 采
顶、 老顶 的岩 石 力 学 性 质 以及 老 顶 和 其 上 载 荷 等 因 素 。在多 数情 况下 ， 断裂位 置发 生在煤 壁之 内上方 。 分析 贺西矿 ３ 煤层 、 直接顶 、 老顶 的岩性 及 其 抗 拉、 抗 压 强度 ， 根 据 以上 理 论 ， 可 以得 出结 论 ， 该 矿 上 区段 采空 区老顶 岩层 在 区段 煤 柱处 的断 裂 位置 发 生 在煤 壁之 内的 上方 。 因而 ， 上 采 空 区老 顶 岩 块 Ｂ 的
・
４ ０・
山 西 焦 煤 科 技
２ ０ １ ３年第 １ １ 期
进方 向夹角 ３ ６ ． ３ 。 ， 最 小水 平 主应 力 为 ４ ． ５ ４ ＭＰ ａ ， 铅 直 主应力 为 ７ ． ５ ８ ＭＰ ａ ， 最 大 主应 力 为 最 大 水 平 主应
区段煤 柱 强度 ， 可 以解 决 上 述 问题 。于是 ， 区段 煤 柱
的 回转 将对 区段煤 柱 上侧边 缘煤体 的受 力 、 变形状 况
产 生很 大 的影响 。上 区段 采空 区老 顶 岩层 在 区段 煤
结构 ， 不 仅具有 自我 支 撑 功 能 ， 而且 可 以支 撑 老顶 上 覆 岩层 ， 使 区段 煤柱 免受来 自右 上方 的侧 压破 坏 。岩
柱 处 的断裂 位置 ， 主要 取决 于直接 顶 的厚度 、 煤、 直 接
度有 一定 的 限度 ， 并通 过理论 计 算对影 响 因素进行 了综合 优化 分析 。
关 键词 特 殊条件 ； 区段 煤柱 ； 合理 尺 寸 ； 影 响分析 中图分 类号 ： Ｔ Ｄ ８ ２ ２ ． ３ 文献 标识码 ： Ｂ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ２— ０ ６ ５ ２ （ ２ ０ １ ３ ） １ １— ０ ０ ３ ８— ０ ４