综放锚网沿空巷道合理小煤柱尺寸的确定

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综掘锚网支护小煤柱沿空掘进分析及应用

综掘锚网支护小煤柱沿空掘进分析及应用摘要通过对综掘沿空掘进煤柱留设、支护强度的设计,并在我矿S10711掘进工作面进行试验,取得良好的支护效果,为煤矿机械化沿空掘进施工提供可靠的技术依据,减少煤炭资源的浪费,提高施工进度。

关键词锚网支护;沿空掘进;推广应用1地质概况S10711掘进工作面位于S107采区东部,西部为已回采完毕的S1079工作面,南至S107采区边界断层CF8保护煤柱线,北至-390皮带机巷保护煤柱,根据施工完毕的S1079工作面及四周钻孔资料分析,该面内煤层结构简单,局部含有一层夹矸厚约0-0.6m且局部赋存一层伪顶,厚约0.5m,煤厚平均在3.8米左右,煤黑色,粉状,半亮型煤。

煤层倾角8-12度,平均10度左右。

2煤柱留设为保证S10711掘进工作面的顺利开采,合理利用煤炭资源,区技术人员对综掘沿空掘进合理的煤柱留设进行计算,沿空侧煤柱尺寸确定主要考虑巷道开挖后,煤柱在上方岩石重力作用下,能够保持自稳而不出现裂隙偏帮等破坏现象,由此利用最小煤柱宽度公式可知:煤柱尺寸大小与煤体的残余强度成反比,与直接顶的厚度成正比,初步计算一般距离设计为3米。

3采空区压力显现采煤工作面在推进过程中,老塘顶板发生显著运动,上覆岩层支承压力不断发展变化,造成采空区侧煤体支承压力随时变化,工作面推进,上部岩石冒落后,中间冒落矸石已经触实底板,顶板岩石处于相对稳定阶段,围岩支撑压力进行了重新分布,巷道实体侧煤层变形基本稳定,支撑应力不在重新分布,此时如果掘进便于维护,根据采煤矿压监测经验,一般采后巷道岩石稳定期为6个月,即在沿空掘进时,回采巷道回采结束6个月为最佳沿空掘进期。

4沿空巷道支护参数设计支护参数的选择对施工的安全及经济效益有举足轻重的作用,参数选择不当有可能造成资源浪费,导致发生事故,沿空巷道支护参数的设计是一个动态过程,设计时,根据沿空巷道围岩的破坏的力学原理,采用数值模拟、解析法和经验法相结合的方法进行初始设计,在施工巷道应用,根据围岩位移和锚杆受力监测情况。

沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化研究

煤矿工程中，传统的锚注支护方式存在一些问题，例如支护结构设计不合理、支护材料强度不足等，容易导致巷道变形和支护结构失效。如何在沿空掘巷中合理留设小煤柱并优化锚注支护措施成为当前矿山工程领域的研究热点之一。
为此，本研究旨在探讨沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化的关键技术与方法，以提高矿山巷道的安全性和稳定性，为煤矿开采提供技术支持和保障。通过对小煤柱留设原理、传统锚注支护问题、合理留设方法、支护优化措施以及实验结果的分析，希望可以为矿山工程实践提供参考和借鉴，推动矿山开采技术的进步和创新。
2.选择合适的留设方式：留设小煤柱的方式有多种，包括立柱留设、带煤留设等。在选择留设方式时，需要综合考虑矿井的地质条件、采煤技术和支护设施等因素。
3.加强支护措施：为了保证小煤柱的稳定性，需要在小煤柱周围进行有效的支护工作。常见的支护方式包括锚杆支护、锚索支护、砖砌支护等。
4.定期检测和维护：留设小煤柱后，需要定期对其进行检测和维护，及时发现问题并进行处理，以确保煤矿的安全生产。
通过以上措施的实施，可以有效优化锚注支护设计，提高巷道的整体支护效果，确保煤矿生产的安全和高效进行。
2.5 实验结果分析
在本研究中，我们设计了一系列实验来验证沿空掘巷小煤柱合理留设和锚注支护优化的效果。我们选择了不同大小和位置的小煤柱，通过数值模拟和实际工程施工，比较其在巷道围岩稳定性和支护效果上的差异。经过多次试验发现，合理留设小煤柱可以有效减小巷道围岩的变形和破坏，提高支护的稳定性和安全性。
3.2 锚注支护优化的建议
1. 选择合适的锚杆长度和直径，并保证锚杆的质量符合标准要求，以确保支护效果和稳定性。
2. 采用高强度、耐腐蚀的锚索材料进行支护，增加支护的抗拉强度和抗腐蚀能力。
3. 在设计支护方案时，应考虑到不同地质条件下的巷道稳定性，灵活调整支护材料和方式，保支护工程的质量和安全。

综放工作面沿空留巷煤柱宽度优化及支护技术

旋无纵肋螺纹钢树脂锚杆；巷道两帮采用 MSGLD500/20×2200 左旋等强螺纹钢式树脂锚杆，托盘采
用 150×150×10mm 正方形碗状钢托盘（顶板采用 T
型钢带和钢带托盘）。
锚固剂：顶板锚杆每孔使用 MSCKb2350 型和
MSCKb2370 型锚固剂各 1 卷，两帮锚杆每孔使用
［D］. 徐州：中国矿业大学，2012.
是沿空留巷技术成败的关键。本文以杨村煤矿掘进工作面为研究背景，探究新支护方式及煤柱宽度下巷道围岩的
稳定性，现场实测结果表明：5m 煤柱及优化支护方案可有效控制沿空掘巷围岩的变形，保证了煤炭资源安全高产高
效开采。
【关键词】沿空留巷；采出率；支护方式；煤柱宽度
【文献标识码】 A
【中图分类号】 TD32
800mm×800mm 的 5 根 2m 锚杆；在巷道的两帮每排
表1
顶底板名称
岩石名称
【文章编号】2096-4102（2021）02-0012-03
布设间排距 900mm×800mm 的 3 根 1.8m 锚杆；巷道
顶板每间隔 3 排锚杆布置 1 排 15.24mm×7400mm、间
排距 2100mm×2400mm 的锚索。
率要小很多，巷道两帮变形量最大减少了 13.52mm，
巷道顶板沉降量最大减少了 11.24mm，采用该支护
方式后巷道围岩变形得到了有效控制。
60
下沉量/mm
层监测的整个过程中，巷道围岩内部各个监测点与
巷道围岩表面各点相比，其变形量相差不大，且在
13 天左右顶板离层趋于稳定，说明优化后的支护方
案有效地控制了沿空掘巷围岩的变形。
段 86.6m。334 轨道顺槽主要沿 3 号煤煤层底板掘

32-沿空掘巷小煤柱合理留设研究-2016年第4期

沿空掘巷小煤柱合理留设研究胡光伟(中煤一建公司山不拉煤矿,内蒙古鄂尔多斯010499)[摘㊀要]㊀山不拉煤矿3202工作面材料巷采用沿空掘进方式,为得到最优小煤柱尺寸,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,综合分析确定小煤柱最优合理尺寸为5m ㊂工业性试验及现场矿压观测表明,小煤柱留设5m 宽度满足需求,保证了巷道安全掘进和回采的同时最大限度提高煤炭资源的采出率㊂此次研究实践成果为山不拉煤矿综放沿空掘巷小煤柱尺寸的合理留设提供了依据,并为类似条件下沿空掘巷小煤柱合理尺寸的留设宽度提供了借鉴㊂[关键词]㊀沿空掘巷;小煤柱;理论计算;数值模拟[中图分类号]TD822．3㊀[文献标识码]B㊀[文章编号]1006-6225(2016)04-0078-03Small Coal Pillar Layout of Gob-side Entry Driving[收稿日期]2015-12-28[DOI]10．13532/j．cnki．cn11-3677/td．2016．04．020[作者简介]胡光伟(1978-),男,江苏铜山人,高级工程师,中煤第一建设有限公司山不拉煤矿总工程师㊂[引用格式]胡光伟．沿空掘巷小煤柱合理留设研究[J ]．煤矿开采,2016,21(4):78-80,64．㊀㊀近年来,随着矿井产量和开采强度的加大,对煤炭采出率和回采巷道的支护要求也越来越高,传统的留设较宽区段煤柱护巷的方式已不能满足生产需求,沿空掘巷留设小煤柱护巷,有提高煤炭资源的采出率和巷道易维护的优点,此项技术近年在我国各大矿区逐渐推广应用,取得良好效果[1]㊂沿空掘巷小煤柱尺寸的留设是沿空掘巷围岩控制的关键,若留设尺寸过大,煤柱及巷道将长期处于侧向支承压力升高区,不利于煤柱及巷道的稳定;若留设尺寸过小则煤柱煤体破碎,不能有效地密闭采空区㊂因此,小煤柱的留设应遵循以下原则:巷道位于应力降低区;有利于巷道的稳定;有利于锚杆支护;在满足以上原则的条件下尽量减少煤柱宽度[2]㊂针对山不拉煤矿接续工作面情况,采用模拟计算与理论计算相结合的方法,研究确定沿空掘巷留设小煤柱尺寸㊂1㊀工程背景山不拉煤矿3202综采工作面位于井田西北部,工作面大部位于2-2煤房采区下部㊂工作面标高-329．1~-380．8m㊂南为3203采空区,北至3-2煤回收面,东与井筒保护煤柱相邻㊂所采煤层为3号煤,煤质较硬,f =2~3,内生裂隙发育,阶梯状断口㊂煤层厚度最大1．80m,最小1．65m,平均1．70m㊂煤层倾角1~3ʎ,煤层直接顶为15m 砂质泥岩,基本顶为24m 细砂岩,直接底为24m 砂质泥岩㊂中部含煤段地质柱状图如图1所示,各岩层物理力学参数见表1,工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤㊂图1㊀地质柱状表1㊀岩层物理力学参数岩层容重/(kN㊃m -3)体积模量/GPa 剪切模量/GPa 内摩擦角/(ʎ)黏聚力/MPa 细砂岩26．06．54．5323．6砂质泥岩26．67．85．7354．23-2煤14．32．81．5241．3砂质泥岩26．17．75．6344．02㊀煤柱宽度理论计算通过公式对小煤柱宽度进行理论计算,以初步87第21卷第4期(总第131期)2016年8月煤㊀矿㊀开㊀采COAL MINING TECHNOLOGYVol．21No．4(Series No．131)August㊀2016确定小煤柱最小宽度值㊂采用极限平衡理论公式计算,合理煤柱的最小宽度为[3]:B =b 1+b 2+b 3(1)b 1=mA3tan φ0ln kγH +C 0tan φ0C 0tan φ0+P XA(2)式中,B 为合理的煤柱最小宽度,m;b 1为上区段工作面开采影响下,沿空掘巷小煤柱中破碎区宽度,根据现场实测情况,取2．2m;b 2为巷道小煤柱帮锚杆有效长度,根据实际锚杆和药卷使用情况,取1．2m;b 3为考虑煤层厚度而增加的煤柱稳定性系数,b 3=0．2(b 1+b 2);m 为上下区段平巷高度,m;A 为侧压系数,A =μ/(1-μ);μ为泊松比,μ=0．33;φ0为煤体的内摩擦角,(ʎ);C 0为煤体的黏聚力,MPa;k 为应力集中系数,k =3．0;γ为岩层平均容重,kN /m 3;H 为巷道埋藏深度,m;P X 为对煤帮的支护阻力,kN㊂通过理论计算得到小煤柱宽度,可以用于检验校核其他分析计算结果㊂考虑到3202工作面材料道实际地质条件,通过式(1)计算,得知合理小煤柱最小宽度理论值B 为4．7m㊂3㊀数值模拟分析采用FLAC 3D 数值模拟软件对煤柱宽度合理留设进行数值计算,根据实际条件设定数值模型的边界条件为:模型侧面限制其水平位移,底部固定,模型上表面设定为应力边界,施加的荷载为10．0MPa,模拟上覆岩体的自重应力;水平方向的侧压系数为1．2,荷载大小为12．0MPa,模型设定为Mohr -Coulomb 模型[4-5]㊂数值模拟主要研究在不同宽度情况下,煤柱内的竖向应力场和水平位移场的分布情况㊂煤柱的宽度分别取3m,4m,5m,6m,8m,10m㊂3．1㊀垂直应力分布不同煤柱宽度条件下巷道围岩垂直应力场分布情况见图2㊂取煤柱中间位置的中部层位研究煤柱内应力场图2㊀小煤柱围岩垂直应力场分布情况㊂从结果中可以看出,竖向应力呈现先减小后增大的趋势,煤柱在4~6m 宽度范围内的竖向应力值最小㊂大于6m 以后应力值随煤柱宽度的增加急剧增加,这是因为大于6m 以后煤柱处于侧向支承应力集中区的原因㊂3．2㊀水平位移数值模拟结果不同煤柱宽度条件下巷道围岩水平位移场分布情况见图3㊂同分析垂直应力场分布情况一样,仍取煤柱高度一半的中部层位研究煤柱内水平位移场分布特征,由模拟结果可以看出:煤柱宽度从3m 到10m 的变化过程中,水平位移呈现先减小后增大的变化趋势,当小煤柱宽度为3m 时,煤柱中部位移急剧变化,没有零位移区域,煤柱稳定性极差;当小煤柱宽度为4~6m 时,煤柱中部位移比较稳定,有一定的零位移区域;当煤柱大于8m 后,虽然中部稳定部分较大,但围岩向巷道内的位移量大于4~6m 煤柱时的位移量㊂97胡光伟:沿空掘巷小煤柱合理留设研究2016年第4期图3㊀小煤柱围岩水平位移场3．3㊀模拟结果分析由上述垂直应力场和水平位移场的分布情况,可以看出煤柱宽度在4~6m 范围内时,煤柱内的最大垂直应力和水平位移均较小,煤柱整体稳定性较好,而且煤柱中发生塑性破坏的区域也较小,这样既有利于煤柱本身的稳定性,又有利于巷道围岩的锚杆索支护㊂所以综合考虑安全和经济两方面因素,煤柱宽度取5m 为宜㊂4㊀矿压观测分析为验证3202工作面材料巷5m 煤柱的合理性,在煤巷中设立矿压观测站,监测巷道断面变形和锚杆受力情况,从工作面回采开始观测,直至工作面推进距测站10m 位置停止观测,结果见图4㊂图4㊀矿压观测结果随着工作面回采不断推进,距离测站约50m 超前支撑压力开始显现,巷道逐渐产生较大变形,两帮变形表现尤为明显,两帮变形又以煤柱侧内移变形突出,两帮最大移进量1260mm,说明两帮变形主要来自煤柱一侧的变形㊂随巷道围岩变形应力调整,锚杆受力增大,顶板锚杆受力比两帮大,受超前压力影响,锚杆受力上升显著,顶锚杆测力计读数最大达14MPa;两帮锚杆测力计读数相对稳定说明对应锚杆受力上升较小甚至出现回落,反映出两帮锚杆支护部分失效㊂从整个矿压监测结果来看,3202工作面材料巷采用5m 煤柱巷道断面变形及锚杆受力均符合预期,未出现异常失稳破坏情况,即在当前支护条件下采用5m 煤柱宽度能够满足巷道安全生产的要求㊂5㊀结㊀论(1)根据山不拉矿3202工作面开采条件和围岩物理力学参数,理论计算确定小煤柱宽度为4．7m㊂(2)数值计算分析了不同煤柱宽度情况下巷道围岩的垂直应力和水平位移情况,确定煤柱宽度4~6m 最优,结合理论计算结果综合确定煤柱宽度为5m㊂(3)根据现场工业性实践及矿压观测结果,确定3202材料巷沿空掘巷留设5m 煤柱能够满足巷道安全生产的要求㊂[参考文献][1]侯朝炯,郭励生,勾攀峰,等．煤巷锚杆支护[M]．徐州:中国矿业大学出版社,1999．(下转64页)8εi =σ-σs ηB t i +σE B +σE K 1-exp(-E K t i ηK )éëùû(15)Q (E K ,ηK ,ηB )=Σni =1εi -εi ()2若使Q 式取得最小值,需满足:∂Q ∂E K =0;∂Q ∂ηK =0;∂Q∂ηB=0根据给定的n 对试验数据(ε,t ),假定一组流变参数(E K ,ηK ,ηB )的初始近似值(E K 0,ηK 0,ηB 0),(2)和(3)式对各个参数求偏导得(ΔE K ,ΔηK ,ΔηB ),从而求得新的一组(E K 1,ηK 1,ηB 1),然后进行新一轮的迭代,反复计算,直到满足精度㊂将所求的流变参数及损伤变量代入(11),(12)式,求出合理的支护时间㊂3㊀应用实例芦岭煤矿某巷道埋深Z =200m,巷道半径R 0=2．0m,围岩容重γd =25kN /m 3,围岩为强风化粉砂岩,围岩应力P =γd Z =5．0MPa ㊂根据设计方案,初次开挖后为锚网喷支护,几个月后发现围岩有明显的破坏和变形,且具有明显的流变特性㊂通过现场观测,围岩稳定蠕变速率μᶄr (t )=0．019mm /h,通过最小二乘法及实验数据得到围岩的流变参数,E B =15GPa,E K =26GPa,ηk =230GPa /h,ηB =720GPa /h㊂因为围岩已经表现出时间损伤所以代入式(13)求得ω¥=0．4,将所得的参数代入(11),(12)式求得t =354．6h,约15d,即二次支护合理时间为初次支护后15d 左右进行㊂实践表明,巷道未发生明显变形破坏,支护时间合理㊂4㊀总㊀结(1)软岩巷道围岩具有明显的流变时效特性,主要表现为蠕变时效特性,蠕变破坏主要是围岩内部新裂隙的产生和连续扩展的结果㊂围岩具有一定的长期强度,当应力水平低于其长期强度时,围岩表现为蠕变效应;当应力水平高于其长期强度时,围岩破坏,表现出明显的变形破坏损伤㊂(2)二次合理支护时间对应于平缓波动蠕变与加速蠕变的交界点,为了确保围岩的稳定性,围岩强度应不低于其长期强度㊂(3)本文采用圆形巷道及西原模型,推导出围岩变形速率方程,通过蠕变试验方法及位移反分析法求得蠕变参数,从而确定软岩巷道二次支护的合理时间,对于地下支护理论设计具有一定的指导意义㊂[参考文献][1]方新秋,何㊀杰,何加省．深部高应力软岩动压巷道加固技术研究[J]．岩土力学,2009,30(6):1693-1698．[2]王祥秋,杨林德,高文华．软岩围岩蠕变损伤机理及合理支护时间的反演分析[J]．岩石力学与工程学报,2004,23(5):793-796．[3]何满潮,景海河,孙晓明,等．软岩工程力学[M]．北京:科学出版社,2002．[4]范秋雁,阳克青,王渭明．泥质软岩蠕变机制研究[J]．岩石力学与工程学报,2010,29(8):1555-1561．[5]彭苏萍,王希良,刘咸卫,等．三软煤层巷道围岩流变特性试验研究[J]．煤炭学报,2001,26(2):149-152．[6]刘㊀高,聂德新,韩文峰．高应力软岩巷道围岩变形破坏研究[J]．岩石力学与工程学报,2000,19(6):26-30．[7]华心祝,吕凡任,谢广祥．锚注软岩巷道流变研究[J]．岩石力学与工程学报,2003,22(2):297-303．[8]付㊀强,李晓云．软岩巷道支护理论研究与发展[J]．矿业安全与环保,2007,34(2):70-72．[9]孙㊀钧．岩土材料流变及其工程应用[M]．北京:中国建筑工业出版社,1999．[10]余寿文,冯西桥．损伤力学[M]．北京:清华大学出版社,1997．[11]卢红标,钱七虎,许宏发．土层灌浆锚杆的蠕变损伤特性研究[J]．岩土工程学报,2002,24(1):61-63．[12]杨林德,冯紫良,朱合华,等．岩土工程问题的反演理论与工程实践[M]．北京:科学出版社,1999．[责任编辑:姜鹏飞]ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ(上接80页)[2]于㊀洋,柏建彪,陈㊀科,等．综采工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度设计及其应用[J]．煤炭工程,2010(7):6-9．[3]李学华,姚强岭,丁效雷．窄煤柱沿空掘巷围岩稳定原理与技术[J]．煤矿支护,2008(2):1-9．[4]张㊀辉．近距离煤层采区下回采巷道位置优化与控制[J]．河南理工大学学报,2012,29(2):157-161．[5]张俊云,柴㊀敬．沿空留巷研究中若干问题分析[J]．矿山压力与顶板管理,2000(1):38-39．[6]王㊀军．山不拉3202综采工作面合理煤柱留设研究[J]．煤炭科技,2013(3):14-15,18．[7]苏海龙．窄煤柱护巷合理宽度探讨[J]．矿山机械,2012,40(8):19-24．[8]陈淼明,王㊀永,陈㊀志,等．复合顶板窄煤柱沿空掘巷技术探讨[J]．山西煤炭,2011,31(6):22-24．[9]刘㊀海,冯㊀涛,余伟健,等．沿空巷道小煤柱留设及其支护技术研究[J].采矿技术,2014,14(6):13-17．[10]陈昌云,郑西贵,于宪阳,等．厚层砂岩顶板小煤柱沿空掘巷围岩变形规律研究[J]．煤矿开采,2011,16(1):7-10,63．[责任编辑:李㊀青]46。

沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定(flac2d)

(3) 在深部岩体工程中 ,岩石在高围压条件下其脆性可以转化为延性。因此 ,随着开采深度的增加 ,岩石已由浅部的脆性力学响应转化为深部的延性力学响应 ,这就使得浅部岩体的受力及其作用过程不再适用 ,有必要对深部岩体表现出来的特殊力学性质作进一步的深入研究。
层倾向近北 ,倾角 6°～16°,平均 12°,为综合机械化采煤工作面 , 采用全部垮落法管理顶板。 71 23 和 71 24工作面相邻 , 71 24工作面上部的巷道布置如图 1所示。目前 71 24工作面已开采完毕 ,且留有 2～4 m 小煤柱 ,在回采过程中 ,该工作面上部的巷道受采动影响较大 ,变形严重 ,压力显现明显 ,维护比较困难 ,给 71 23 回采工作造成了不便 , 极大地影响了 71 23工作面的回采进度和效率。
Abstract: In view of the conditions of 71 coal seam in Q idong Coal M ine ofW anbei Coal and Electric Power Group Corporation L td. , the disp lacements and stresses of surrounding rock of roadways drove along goaf and w ith different width coal p illars are simulated by use of FLAC2D software, and the reasonable coal p illar w idth is determ ined for roadway driving along goaf be2 tween adjacent working surface sectors in 71 coal seam , this p ro2 vides reference to the determ inate of reasonable position of sim i2 lar roadway driving along goaf. Key W ords: D riving roadway along goaf, W idth of coal p illar, FLAC2D , Numerical simulation

沿空掘巷小煤柱留设宽度合理确定

沿空掘巷小煤柱留设宽度合理确定发表时间：2018-10-23T11:44:10.843Z 来源：《基层建设》2018年第27期作者：李刚[导读] 摘要：为了提高煤炭回采率和提高矿井安全高效生产，以某矿10#煤组1012首采工作面为研究对象，采用UDEC对不同煤柱宽度下的顶板移进量和底板的变形量进行分析，并结合现场实测的数据对巷道掘进时期和回采时期的顶板下沉量、底板位移量、实体煤帮移进量进行了分析，通过数据对比得出10#煤组1012首采工作面沿空掘巷小煤柱留设的合理宽度。

淮北矿业股份有限公司童亭煤矿生产技术管理部安徽淮北 235137摘要：为了提高煤炭回采率和提高矿井安全高效生产，以某矿10#煤组1012首采工作面为研究对象，采用UDEC对不同煤柱宽度下的顶板移进量和底板的变形量进行分析，并结合现场实测的数据对巷道掘进时期和回采时期的顶板下沉量、底板位移量、实体煤帮移进量进行了分析，通过数据对比得出10#煤组1012首采工作面沿空掘巷小煤柱留设的合理宽度。

研究表明：工作面小煤柱合理宽度为5m。

该研究结果对类似煤层开采条件下的区段煤柱宽度合理留设具有重要参考意义。

关键词：沿空掘巷；小煤柱；数值计算；巷道围岩0前言沿空掘巷是我国煤矿回采巷道布置和维护的一种技术，其目的是为了将巷道与采空区隔离[1-3]。

把巷道布置在位于靠煤柱一侧的低应力场，便于巷道维护，减少变形量[4]。

其中关键是严格控制煤柱宽度。

煤柱宽度对巷道的维护状况起决定作用，若煤柱过小，由于靠采空侧的煤柱受支承力的影响已呈塑形，容易失稳，片帮严重，若煤柱过大，则回采巷道布置在压力增高区内，将使巷道压力大，支护困难[5-7]。

王卫军等[8]得出基本顶给定变形下综放沿空掘巷合理窄煤柱宽度的计算公式；王德超等[9]通过采空区侧向支承压力影响范围确定区段煤柱合理留设宽度；张科学等[10]通过分析垂直应力场呈现三角形的形状确定出沿空掘巷窄煤柱留设宽度。

综放工作面留设煤柱合理宽度的确定

数值模拟。实践证明，巷道煤柱宽度 20m 时，可以保障窄煤柱沿空巷道围岩稳定，对同类工程具有参考价值。
关键词综放沿空留巷煤柱数值模拟
中图分类号
TD822+.3 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2018.05.004
Determination of Reasonable Width of Coal Pillar in Fully Mechanized Caving Face Yang Meng
2018 年第 5 期
7
综放工作面留设煤柱合理宽度的确定
杨猛
（霍州煤电集团公司薛虎沟煤业有限责任公司，山西临汾 041000）
摘要综放工作面煤柱留设宽度过大，会造成资源损失。综放工作面煤柱留巷及围岩控制技术的应用，缓解了这一突
出矛盾，既提高了巷道的维护力也发挥了重要作用。本文依据薛虎沟矿 21015 工作面的实际情况，使用 FLAC3D 软件进行

γ
8
2018 年第 5 期
式中： P- 煤柱上所承载的总载荷，kN； B- 煤柱宽度，m； D- 采空区宽度，m； H- 巷道埋深，m； δ- 采空区上覆岩层垮落角，°； γ- 上覆岩层平均体积力，kN/m³。（2）煤柱单位面积的平均应力： δ=P/B 式中： B- 煤柱宽度，m； P- 煤柱上覆岩层的总载荷，kN。（3）煤柱宽度必须保证煤柱的极限载荷 σ 不超过极限强度 R，其中 R 为： R=0.778+0.222B/h 式中： B- 煤柱宽度 ,m； h- 煤柱高度 ,m。开采区和巷道煤柱在边缘上的应力相对于原始煤层上的应力呈倍数的集中，煤柱边缘抗压强度低，所以煤柱边缘会受到不同程度的损伤。开采空间和煤柱巷道之间有塑性区，此区可以变形，当煤柱两侧的这个塑性区互相贯通，煤柱就不再稳定，会出现崩塌等安全问题 [2]。 21015 工作面采用上述公式的载荷估算法，代入参数值 D=200m，H=400m，M=6.25m，h=3.5m，煤的单轴抗压强度为 11MPa，采空区上覆盖层垮落角为 30°，上覆岩层平均体积力为 24kN/m3。代入理论方程式，得 B=17.9m。根据极限平衡理论，求得 L0 为 5.3m，B0 为 15.91m，B 为 19.6m。综合以上，护巷煤柱合理宽度为 20m。

综放面合理护巷煤柱宽度确定与回采巷道支护方案设计

综放面合理护巷煤柱宽度确定与回采巷道支护方案设计朱志洁;张宏伟;陈蓥;张海峰;陈雄山【摘要】基于阳湾沟煤矿地质资料，应用极限平衡理论计算得到合理的煤柱尺寸为25m；采用FLAC3D数值模拟分析了不同宽度护巷煤柱的垂直应力和弹塑性区分布规律，得到合理的煤柱尺寸为25～30m；最终确定阳湾沟煤矿合理护巷煤柱宽度不小于25m。

针对回风顺槽顶板不同的围岩状态，设计了支护方案，通过数值模拟得到不同支护条件下的围岩应力状态和位移分布，结果表明，支护方案是合理的，能够有效的控制围岩的变形与破坏。

%Based on geological data of Yangwangou coal mine, applied limit equilibrium theory , it can conclude that reasonable pillar width is 25m; Adopting the research methods of FLAC3D numerical simulation, the distributional regularities of the vertical stress and elastic-plastic area in different coal pillar width were analyzed, and the result show that reasonable pillar width is 25 - 30m;Eventually,it is certain that the reasonable pillar width is not less than 25m of Yangwangou coal mine. Supporting schemes were designed for different state of surrounding rock in air return way. Stress state and displacement distribution of supporting schemes were analyzed by numerical simulation. The result show that supporting schemes are reasonable and can effective control deformation and failure of surrounding rock.【期刊名称】《中国地质灾害与防治学报》【年(卷),期】2012(023)004【总页数】7页(P69-75)【关键词】煤柱留设;FLAC3D;数值模拟;回采巷道支护【作者】朱志洁;张宏伟;陈蓥;张海峰;陈雄山【作者单位】辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁阜新123000;内蒙古伊泰煤炭股份有限公司阳湾沟煤矿,内蒙古鄂尔多斯010400;内蒙古伊泰煤炭股份有限公司阳湾沟煤矿,内蒙古鄂尔多斯010400【正文语种】中文【中图分类】TD3220引言相邻两工作面同时回采时，两工作面侧向支承压力和超前支承压力必然形成叠加，从而支承压力的分布范围和峰值增大，此时护巷煤柱的稳定性决定临近回采巷道的稳定性［1］。

大断面综放沿空巷道合理煤柱宽度的确定

１前言
采煤矿业正朝向机械化、自动化、智能化的开采方向发展，综合性、集约型煤矿的数量越来越多，由此，大型综放开采成为井下工作面的主流。但这种开采方式在采出大量煤矿资源的同时，也带来了相邻巷道断面变形幅度大、开采环境恶劣的负面影响，出现了山体变形大、开采影响剧烈化现象。现阶段，各矿区通过留设２０～５０ｍ不等宽煤柱支护维护沿空巷道，虽然暂时缓解了工作面和巷道所受的影响，但不合理的煤柱宽度浪费了资源，不合理的布置会造成巷道受力不均，进而出现冒顶、垮帮和底鼓现象，使开采工作陷入更加复杂的条件。煤柱宽度合理化对于提高煤炭资源回收率、保证沿空巷道稳定以及实现综合开采高产高效率意义重大。前人根据不同的地质条件、开采方式和支护水平对综放区煤柱的应力情况和合理宽度进行了深人探索。但庞庞塔煤矿９－７００工作面具有其独特地质条件，需要在现场监测的基础上，结合理论分析成果进行计算数值模拟，并考虑沿空巷道的变形过程，分析其侧顶板下沉严重、冒漏、腰线偏离等实际情况才能确定煤柱合理宽度。因此，此研究将以具体综
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆ９—７００ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｏｆＰａｎｇｐａｎｇｔａＣｏａｌＭｉｎｅ，ｕｓｉｎｇｔｈｅＦＬＡＣ３Ｄｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｂｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｅｒｏｏｆａｎｄｃｏａｌｐｉｌｌａｒｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｐｏｔｏｂｓｅｒｖｅｄｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｃａｖｉｎｇｒｏａｄｗａｙｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏａｌｐｉｌｌａｒｗｉｄｔｈ，ａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｉｔｓｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｃｈａｎｇｉｎｇｒｕｌｅ．Ｔｈｅｆｉｅｌｄｄａｔａａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｒｏａｄｗａｙａｎｄｔｈｅｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｃａｖｉｎｇｆａｃｅｗａｓｎｏｔｌｉｎｅａｒ．Ｉｎａｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒｔｈｅｒｏａｄｗａｙｓｔａｂｉｌｉｔｙｗａｓｎｏｔｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃｏａｌｐｉｌｌａｒｗｉｄｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ａｎｄａｒｒａｎｇｉｎｇｒｏａｄｗａｙｉｎｔｈｅｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅａｒｅａｗａｓｎｏｔｓｕｒｅｔｏｂｅｈｅｌｐｆｕｌｆｏｒｒｏａｄｗａｙｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｅｘｔｒｅｍｅｌｙｎａｒｒｏｗｃｏａｌｐｉｌｌａｒ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｗｉｄｔｈｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒｗａｓ２０ｍ，ｗｈｉｃｈｃａｎｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｏｆｎａｒｒｏｗｃｏａｌｐｉｌｌａｒｒｏａｄｗａｙａｌｏｎｇｇｏａｆ，ａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｌｏｓｓｏｆｃｏａｌｗｉｔｈｉｎｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌａｍｏｕｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＬＡＣ３Ｄｓｏｆｔｗａｒｅ；ｗｉｄｔｈｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒ；ｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｃａｖｉｎｇｆａｃｅ

沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化研究

沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化研究
沿空掘巷是一种在地下巷道空间较大的煤矿中，沿煤层顶板开展单排巷道开采的方式。

由于巷道空间较大，存在较大的顶板下沉和塌方的风险，因此需要合理留设小煤柱和采取
锚注支护措施来保证开采安全。

本文通过对沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护的优化研究，探讨如何减少顶板下沉和塌方的风险，提高沿空掘巷的开采安全性。

本文将对沿空掘巷的小煤柱合理留设进行研究。

小煤柱是指在巷道开采后留下的未开
采的煤柱，其作用是支撑顶板，减少顶板下沉和塌方的风险。

本文将通过对不同区域的地
质条件和巷道尺寸进行分析，确定合理的小煤柱留设尺寸和间距。

结合数值模拟和实际工
程实测数据，对留设小煤柱后的顶板变形和破坏进行研究，评估留设小煤柱对顶板稳定性
的影响。

本文将对沿空掘巷的锚注支护进行优化研究。

锚注支护是指在巷道顶板和底板上安装
锚杆，并注入水泥浆或树脂来固化巷道围岩，增强其稳定性。

本文将从锚杆的固定力和注
浆材料的选择等方面，对锚注支护的关键技术进行优化研究。

通过对不同工况下锚注支护
的数值模拟和实际工程实测数据进行分析，评估不同优化方案的有效性和经济性。

本文将对沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化研究的结果进行总结和分析。

根据
研究结果，提出合理的小煤柱留设和优化的锚注支护方案，以提高沿空掘巷的开采安全性。

对进一步研究的方向和重点进行展望，以推动沿空掘巷开采技术的进一步发展。

沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化研究

沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化研究随着煤矿深度的不断增加和矿井开采的进一步，小煤柱的合理留设和锚注支护变得越来越重要。

小煤柱的合理留设对于矿井的安全生产和资源利用具有重要意义，而锚注支护的优化研究则可以提高煤矿开采效率和减少安全事故的发生。

本文将从沿空掘巷小煤柱合理留设和锚注支护优化研究的角度进行深入探讨，为煤矿生产提供技术支持和理论指导。

一、沿空掘巷小煤柱合理留设沿空掘巷是煤矿开采的重要方式之一，对于沿空掘巷小煤柱的合理留设，需要考虑以下几个方面的因素：1. 煤层岩性和构造特征：不同煤层的岩性和构造特征不同，对于小煤柱的留设会有不同的影响。

在进行沿空掘巷小煤柱留设时，需要充分了解煤层的岩性和构造特征，做好合理的留设规划。

2. 煤柱的稳定性分析：对于沿空掘巷小煤柱的合理留设，需要进行煤柱的稳定性分析，确定小煤柱留设的合理宽度和间距，以保证矿井的安全开采。

3. 煤层厚度和深度：煤层的厚度和深度也是影响小煤柱留设的重要因素，需要根据不同的煤层情况进行合理的留设规划。

4. 矿井开采方式：不同的矿井开采方式对沿空掘巷小煤柱的留设也会产生影响，需要根据具体的开采方式进行合理的规划。

沿空掘巷小煤柱的合理留设需要全面考虑煤层的岩性和构造特征、煤柱的稳定性分析、煤层厚度和深度以及矿井开采方式等因素，以保证矿井的安全开采和资源的有效利用。

二、锚注支护优化研究锚注支护是煤矿开采过程中常用的支护方式，对于锚注支护的优化研究，可以提高煤矿的开采效率和减少安全事故的发生。

在进行锚注支护优化研究时，需要考虑以下几个方面的因素：1. 锚杆的选取：对于不同的矿井条件和支护要求，需要选取合适的锚杆进行支护，包括锚杆的材质、规格和长度等方面的选择。

2. 锚杆的预应力设计：针对矿井实际情况，进行锚杆的预应力设计，提高锚杆的承载能力和支护效果，减少煤矿开采过程中的安全隐患。

3. 锚杆的布置方式：在进行锚注支护时，需要考虑锚杆的布置方式，包括锚杆的数量、间距和布置位置等方面，以提高支护的效果和减少材料的浪费。

综放面沿空掘巷区段煤柱尺寸的优化研究

炭
工
程
２１０２年第４期
通过计算模型的建立和简化（图２所示）如，在考虑提高锚杆锚固力和支护作用的前提下，综合影响巷道围岩稳定性的主要因素，确定煤柱合理留宽的计算公式为：
Ｂ＝Ｘ１＋＋（）１
式中
—— 上区段煤帮的塑性区宽度，取５２．ｍ；
２１０２年第４期
煤
炭
工
程
综放面沿空掘巷区段煤柱尺寸的优化研究
赵云虎
（中国煤炭科工集团南京设计研究院，江苏南京２０３）１０１
摘
要：为了确定合理的沿空掘巷区段煤柱尺寸，结合沿空掘巷覆岩破断特征，掌握了覆岩
不同的煤柱宽度进行数值模拟，结果表明：煤柱宽度９４ｍ时，煤柱中部出现１５～２的弹性．５．ｍ核，煤柱整体承载性能优于其他留宽方案，因此煤柱留宽应为９４ｍ左右，考虑到煤质较软、．５
小煤柱易片帮，导致煤柱有效宽度减小的现状，最终确定煤柱留宽为９４９６．５— ．ｍ。
沿空掘巷
图１沿空掘巷弧形关键块的结构示意图
泥岩：浅黑色，薄层状，水平层理，含云母碎片，裂隙发
育，含植物碎屑化石，厚为３ｍ左右。８号煤采用综采放顶煤一次采全厚走向长壁采煤法，机
由图１可知，沿空掘巷时上区段的基本顶在实体煤一侧为固支边，在工作面端头部位的破断线呈弧形，形成弧形三角块Ｂ。在上覆岩层大结构中对沿空掘巷稳定性影响最大的就是三角块Ｂ，称为关键块。

沿空掘巷合理煤柱宽度及支护参数确定

第12期㊀山西焦煤科技㊀No.122020年12月㊀㊀Shanxi Coking Coal Science &Technology㊀㊀Dec.2020㊀㊃技术经验㊃㊀㊀收稿日期:2020-11-15作者简介:张文豪(1971 ),男,山西平遥人,1993年毕业于阳泉煤炭专科学校,高级工程师,主要从事采矿技术研究与管理工作(E-maiL)zwh_567@沿空掘巷合理煤柱宽度及支护参数确定张文豪(西山煤电集团技术中心,山西㊀太原㊀030053)㊀㊀摘㊀要㊀以某矿B3103工作面回风顺槽煤柱宽度为研究对象,通过理论分析确定沿空掘巷理论煤柱宽度,建立FLAC3D 沿空掘巷数值计算模型,分析侧向支承应力演化规律,在此基础上对比了不同煤柱宽度沿空掘巷应力分布特征,确定了合理煤柱宽度为6m ,提出了合理支护参数㊂现场工业性试验表明,B3103工作面回风顺槽变形量在预计范围内,验证了煤柱宽度及支护参数的合理性㊂关键词㊀沿空掘巷;煤柱宽度;支护参数;巷道变形量中图分类号:TD353㊀文献标识码:B㊀文章编号:1672-0652(2020)12-0020-04㊀㊀为了提高煤炭资源的开采效率,窄煤柱沿空掘巷技术被广泛使用,煤柱宽度及沿空掘巷支护参数影响沿空掘巷掘进期间及回采期间围岩稳定[1-2].国内外对护巷煤柱宽度的留设进行了大量的研究㊂郭重托[3]借助现场实测㊁数值模拟等手段,分析了不同煤柱宽度2302工作面回风巷围岩承载演化规律,确定了合理窄煤柱宽度为6.0m.李季等[4]以主应力差为研究切入点,利用理论计算及数值模拟等研究方法,研究了深部回采工作面侧向采动应力场主应力差分布特征和不同煤柱宽度下沿空掘巷围岩主应力差分布规律,提出了以主应力差分布规律为依据的深部沿空掘巷煤柱设计思路㊂柏建彪等[5]通过数值模拟计算分析,研究了综放沿空掘巷围岩变形及窄煤柱的稳定性与煤柱宽度㊁煤层力学性质及锚杆支护强度之间的关系,提出了合理的窄煤柱宽度㊂1㊀工程地质概况某矿B3103回风顺槽一侧为B3102工作面采空区,2017年8月回采完毕,3#煤层厚度平均4.8m,煤层埋深250m 左右,直接顶为6.0m 泥岩,基本顶为7.0m 石灰岩,直接底为3.0m 粉砂岩,基本底为6.0m 泥岩,B3103工作面长度为1500m,切眼长度200m,B3103回风顺槽沿顶板掘进,采掘工程平面示意图见图1.图1㊀B3103工作面采掘工程平面示意图2㊀沿空掘巷窄煤柱宽度理论计算极限平衡理论计算模型见图2,极限平衡理论塑性区扩展深度x 1表达式为:x 1=0.5βk 1γHM cos α[0.5(β+1)sin φ0k 1γH cos α+c cos φ0]2-1-β2k 1γH cos α()2式中:k 1一垂直应力集中系数,取2;H 煤层埋深,m,取250;㊀㊀γ 顶板岩石平均容重,kN /m 3,取25;M 煤层厚度,m,取4.8;β 临界塑性区侧压系数,β=μ/(1-μ),μ为泊松㊀比,取0.2,则β=0.25;φ0 煤体内摩擦角,(ʎ),取35;α 煤层倾角,(ʎ),取3;c 煤体黏聚力,MPa,取1.25.图2㊀极限平衡理论计算模型图将相关参数代入上式得:x 1=2.08m窄煤柱理论宽度计算公式为:B =x 1+x 2+x 3式中:x 1 塑性区宽度,m;㊀㊀x 2 帮部锚杆有效长度,m,回风顺槽锚杆长度为2000mm,考虑锚杆外露,此处有效长度取1.8;x 3 稳定性系数,考虑现场因素需要增大的稳定性系数,x 3=0.2(x 1+x 2).计算得到:B =x 1+x 2+x 3ȡ4.656m3　沿空掘巷合理煤柱宽度数值模拟以B3103工作面地质概况为研究对象建立模型,模型共7层㊂巷道尺寸为4.7m ˑ3.6m,沿顶板掘进,其数值计算模型见图3.模型的尺寸为300m ˑ120m ˑ47.5m,模型的上部边界施加与等量的上覆岩层的重量,模型的X㊁Y 方向施加水平约束,Z 方向只固定模型下部,上部根据实际应力值设定相应的应力边界,模型中的物理力学参数见表1.分别模拟宽度为4m㊁6m㊁8m 和10m 四种煤柱宽度下沿空掘巷应力变化规律㊂图3㊀沿空掘巷数值计算模型图表1㊀模型物理力学参数表岩性弹性模量G /GPa 泊松比体积模量K /GPa 剪切模量G /GPa 内摩擦角/(ʎ)厚度/m 上覆岩层 5.500.20 3.90 3.103010.0石灰岩10.70.18 5.57 4.53257.0B2煤 5.40.15 2.56 2.36200.5泥岩10.70.18 5.57 4.5324 6.0B3煤 1.490.38 2.080.5420 5.0粉砂岩8.00.19 4.3 3.3623 3.0泥岩10.70.18 5.57 4.5325 6.0下覆岩层6.60.224.053.503010.0㊀㊀数值计算过程为:建立数值计算模型ң原岩应力平衡计算ң开挖B3102工作面计算ң沿空掘巷计算ңB3103工作面回采计算ң输出计算结果㊂B3103工作面在邻近工作面B3102回采后的垂直应力分布见图4.原岩应力大小为:6.25MPa,B3103工作面临近采空区边缘距采空区0~5m 为应力降低区,峰值位置距采空区边界10m,峰值为13MPa,应力增高区为5~30m,原岩应力区为30~60m.为了确定合理的窄煤柱宽度,首先研究B3103回风顺槽掘进期间4个方案中不同宽度窄煤柱垂直应力场分布情况,见图5.由图5可以看出,随煤柱宽度的增加,沿空巷道煤柱内垂直应力的峰值先增大后趋于稳定,即峰值从4m 煤柱时的3MPa 增大到10m 煤柱时的9MPa 左㊃12㊃2020年第12期张文豪:沿空掘巷合理煤柱宽度及支护参数确定图4㊀侧向支承应力分布云图右,然而煤柱4m时的垂直应力峰值已显著低于原岩应力,这是由于在掘进的过程中4m煤柱无法承受采动扰动下的侧向采动应力峰值,因此留设4m护巷煤柱是不利于巷道的长期稳定㊂随煤柱宽度的增加,实体煤帮内垂直应力峰值先增大后减小,但其增大的幅度较小,即实体煤内垂直应力峰值稳定在14~ 15MPa,煤柱在8m和10m巷道围岩处于高应力环境,巷道围岩不容易稳定,6m煤柱能够起到一定的㊀图5㊀不同煤柱宽度垂直应力分布规律图承载作用,同时处于低应力环境,能够保持沿空巷道大应力环境下的稳定㊂4　沿空掘巷合理支护参数及现场工业性试验顶锚杆使用22/2400螺纹高强锚杆,间排距为850mmˑ1000mm,采用尺寸150mmˑ150mmˑ10mm高强度拱形托盘,锚固方式采用一支CKb2335和一支K2360树脂锚固剂㊂顶锚索使用d18.9mmˑ6300mm的矿用锚索,锚索沿顶板呈2-1-2布置,间距为1700mm,排距为1000mm,配套使用300mmˑ300mmˑ16mm的高强度托盘,使用一支CKb2335及两支K2360树脂锚固剂,两帮采用22/ 2000螺纹高强锚杆,间排距为800mmˑ1000mm,采用尺寸150mmˑ150mmˑ10mm高强度拱形托盘,锚固方式采用一支CKb2335和一支K2360树脂锚固剂㊂B3103回风顺槽支护断面图见图6.B3103回风顺槽掘进期间的巷道表面位移监测结果见图7.由图7可以看出,采用6m煤柱宽度配合合理支护参数,B3103回风顺槽掘进期间,随着距掘进头距离的逐渐增大,沿空巷道两帮移近量最大值达到150mm左右,顶底板移近量最大值达到187mm左㊃22㊃山西焦煤科技2020年第12期㊀图6㊀B3103回风顺槽支护断面图图7㊀B3103回风顺槽两帮及顶底板移近量图右,巷道围岩变形量较小,验证了煤柱宽度及支护参数的合理性㊂5㊀结㊀论探究了沿空掘巷合理煤柱宽度及支护参数,基于极限平衡理论确定了沿空掘巷理论宽度,建立了FLAC 3D 数值计算模型,分析了一侧采空后侧向支承应力分布规律㊁不同煤柱宽度沿空掘巷围岩应力分布特征,得出了以下结论:1)沿空掘巷窄煤柱理论宽度为4.656m,B3103工作面临近采空区边缘距采空区0~5m 为应力降低区,峰值位置距采空区边界10m,峰值为13MPa,应力增高区为5~30m,原岩应力区为30~60m.2)6m 煤柱宽度配合合理的支护参数,掘进期间两帮移近量最大为150mm 左右,顶底板移近量最大为187mm 左右,沿空巷道围岩保持稳定㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀郭金刚,王伟光,岳帅帅,等.特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制机理及其应用[J].煤炭学报,2017,42(4):825-832.[2]㊀王德超,王㊀琦,李术才,等.深井综放沿空掘巷围岩变形破坏机制及控制对策[J].采矿与安全工程学报,2014,31(5):665-673.[3]㊀郭重托.特厚煤层迎采扰动沿空掘巷围岩控制技术研究[J].煤炭工程,2020,52(11):42-46.[4]㊀李㊀季,王文硕,强旭博.深部沿空掘巷主应力差分布规律及煤柱宽度优化[J].西安科技大学学报,2020,40(5):869-877.[5]㊀柏建彪,侯朝炯,黄汉富.沿空掘巷窄煤柱稳定性数值模拟研究[J].岩石力学与工程学报,2004(20):3475-3479.(下转第35页)㊃32㊃2020年第12期张文豪:沿空掘巷合理煤柱宽度及支护参数确定件进行调整㊂2)井筒热风与冷风的风量混合比例与热风温度存在负相关关系㊂3)煤矿井筒保温设计在热源选择上要综合考虑初投资㊁经济运行㊁智能化等因素,远红外电加热热风炉具有比较优势㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀张佳兵.浅谈寒冷地区煤矿井筒保温防冻设计[J].科技情报开发与经济,2008(28):222-223.[2]㊀郭潞斌.王庄煤矿北栗风井井筒保温技术优化方案研究[J].煤,2015(7):28,42.[3]㊀翟展红.远红外热风输送系统在煤矿的应用和推广[J].中小企业管理与科技,2017(6):23-24.[4]㊀王忠平,徐长志,孙凤杰,等.热风炉供热系统在矿井保温中的应用[J].铁法科技,2014(11):18-20,72.Application Design of Heating Engineering with Far-infraredRay Technology in Coal Mine ShaftLI Jiangwu ,LIU Xiaolin ,WEN Jiandong㊀㊀Abstract ㊀Based on the design of three air intake shaft winter heating projects of Sanjusheng Coal Industry as theresearch background,according to the maximum air intake volume of the three air intake shafts and local winter weather conditions,the heat demand power of the heating equipment and the air volume of the supporting engine for hot air fan are reasonably determined.Through the comparison of operating data,it is verified that the shaft heatingmethod is effective in terms of operating cost,energy saving and environmental protection,and heating effec.Key words ㊀Far infrared heating device;Shaft insulation;Heat demand calculation;Heating efficiency(上接第19页)Design and Application Practice of Reverse Divided FlowSeparation Process for Dense Medium SeparationWANG Caixia ,WANG Jian㊀㊀Abstract ㊀The causes of high medium consumption and high water consumption are analyzed,the design of re-verse divided flow process is put forward,and the reasonable reverse divided flow device is designed.And the control system is also designed and analyzed.The practical industrial application has been successful in Chengzhuang Coal Preparation Plant.Key words ㊀Dense medium separation;Reverse divided flow design;Reverse divided flow device;Reverse di-vided flow control system (上接第23页)Determination of Reasonable Coal Pillar Width and SupportParameters for Gob Side Entry DrivingZHANG Wenhao㊀㊀Abstract ㊀Through theoretical analysis,the theoretical coal pillar width of gob side entry driving is determined,the numerical calculation model of roadway driving along goaf with FLAC3D is established to analyze the evolution lawof lateral support stress.The reasonable width of coal pillar is determined as 6m,and the reasonable support parameters are put forward.The field industrial test shows that the deformation of return air gateway in B3103working face is within the predicted range,which verifies the rationality of coal pillar width and support parameters,andprovides reference for surrounding rock control of roadway driving along goaf under similar conditions.Key words ㊀Gob-side entry driving;Coal pillar width;Support parameters;Roadway deformation㊃53㊃2020年第12期李将武等:远红外线热风炉在煤矿井筒保温中的应用设计。

综放沿空掘巷窄煤柱合理尺寸的数值模拟确定

加．巷道顶底板移近量变化不大，两帮移近量增大．得出Ｓ１２０２回采期间，窄煤柱宽度为４ — ５ｍ
时．巷道变形量较小。且变化不明显。
下的小煤柱尺寸确定提供了借鉴。
参考文献：
『１１柏建彪，侯朝炯，黄汉富．沿空掘巷窄煤柱稳定性数值模拟研究Ｕ］．岩石力学与工程学报，２００４（２０）：３４７５ — ３４７９．
ＣａｖｉｎｇＦａｃｅｗｉｔｈＤｒｉｖｉｎｇＲｏａｄｗａｙＡｌｏｎｇＧｏａｆ
ＧａｏＦｕ－ｙｏｎｇ，ＬｉｕＨｕ，ＺｈａｎｇＦｅｎｇ
（ＳｈａｎｄｏｎｇＥｎｅｒｇｙＤａｔｅｓＭｉｎｉｎｇＧｒｏｕｐＪｉａｎｇｚｈｕａｎｇＣｏａｌＭｉｎｅ，Ｔｅｎｇｚｈｏｕ２７７０００Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｒｉｖｉｎｇａｌｏｎｇｇｏａｆ；ｎａｒｒｏｗｃｏａｌｐｉｌｌａｒ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
（上接第８３页）
５结论
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｙｕｓｉｎｇＦＬＡＣ３Ｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｄｉｆｅｒｅｎｔｗｉｄｔｈｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒｕｎｄｅｒｇｏａｆｒｏａｄｗａｙ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｌａｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗａｎｄｔｈｅｒｏａｄｗａｙｉｎｓｍａｌｌｃｏａｌｐｉｌｌｒａｓｉｚｅ，ｓｅｌｅｃｔｈｅｔｂｅｓｔ，ｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅ

综放沿空掘巷窄煤柱合理尺寸的数值模拟确定

综放沿空掘巷窄煤柱合理尺寸的数值模拟确定作者：高福勇，刘虎，张峰来源：《科技创新与生产力》 2014年第9期高福勇，刘虎，张峰（山东能源枣矿集团蒋庄煤矿，山东滕州 277000）摘要：通过采用FLAC3D数值模拟，分析在不同小煤柱宽度下，综放沿空掘进巷道的应力分布规律及巷道变形规律，选取最优的小煤柱尺寸，为综放工作面沿空掘巷小煤柱合理尺寸的确定提供了参考。

关键词：沿空掘巷；窄煤柱；数值模拟中图分类号：TD353 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2014.09.084在综放工作面沿空掘巷留窄煤柱的情况下，合理的小煤柱尺寸是巷道能否维持稳定的基础，直接决定着综放开采是否安全[1-2]。

笔者通过FLAC3D数值模拟，对余吾煤业S1202瓦排巷沿空掘巷进行了系统的分析研究，最终确定了该巷道小煤柱的合理可行尺寸，对类似条件的巷道工程实践具有一定的借鉴意义。

1 试验巷道地质概况余吾煤业S1202综放工作面主采煤层为3号煤层，工作面平均煤厚5.89 m，平均倾角为4.3°，容重1.39 t/m3，煤质松软。

S1202瓦排巷沿3号煤顶板掘进，巷道矩形断面的净高宽为3.2 m × 3.8 m，断面积12.16 m2。

煤层直接顶为灰色细粒砂岩，厚度平均为2 m；老顶为深灰色中粒砂岩，厚度平均为 5 m；直接底为黑色泥岩，厚度平均为0.9 m；老底为灰黑色细粒砂岩，厚度平均为 2.47 m。

S1201工作面采用两进两回通风方式，现在已经回采完。

S1201胶带顺槽与进风顺槽之间净煤柱宽45 m。

在布置S1202工作面时，复用S1201进风顺槽（全长1 209 m）作为S1202回风顺槽，并沿S1201工作面采空区边缘留窄煤柱布置S1202瓦排巷，全长2 000 m（见图1）。

2 数值模型的建立及模拟方案2.1 模型建立根据余吾煤业S1202工作面实际地质条件，在S1201工作面进风巷和运输巷之间45 m的煤柱内沿S1201工作面采空区掘进留设窄煤柱的瓦排巷，采用FLAC3D模拟分析窄煤柱的稳定性。

沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化研究

沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护优化研究在煤矿开采过程中，为了保证巷道的稳定和安全，需要采取一系列的支护措施。

沿空掘巷小煤柱设计和锚注支护是常用的方法之一。

本文旨在研究沿空掘巷小煤柱合理留设及锚注支护的优化方法。

我们要明确沿空掘巷小煤柱的概念和作用。

沿空掘巷小煤柱是指在煤矿巷道中控制支顶的一种方法。

其原理是通过在巷道两侧分别留设短煤柱，形成稳定的控制支顶结构，从而减少巷道的变形和塌陷。

小煤柱的留设位置和大小需要根据煤层的强度和应力特征来确定。

沿空掘巷小煤柱的留设需要考虑以下因素：煤层的固结时间、巷道的尺寸、矿柱的间距、矿柱的固结能力等。

固结时间是指煤层从煤体破碎到固结的时间。

巷道的尺寸应当满足安全要求，同时要考虑后续的支护设施布置。

矿柱的间距需要根据巷道的长度和地质条件来确定，一般情况下间距为10-20米。

矿柱的固结能力要满足巷道的稳定要求。

锚注支护是常用的巷道支护方法之一。

它通过将锚杆嵌入岩体中，形成锚固体系来增加巷道的稳定性。

优化锚注支护的方法包括：准确预测锚杆的承载力、锚杆的布置方式、锚杆的长度和直径选择等。

锚杆的承载力的预测需要考虑岩体的强度和应力特征，可以采用数值模拟的方法进行分析。

锚杆的布置方式可以选择水平、垂直或倾斜等方式，根据具体情况来确定。

锚杆的长度和直径选择要充分考虑巷道的尺寸和岩体的条件，同时要根据现场的实际情况进行调整。

在实际工程中，沿空掘巷小煤柱留设和锚注支护的优化方法还需要根据具体的地质条件和工程要求来确定。

同时需要进行现场的实测和监测，来验证设计的合理性和有效性。

对于出现问题的巷道，需要及时进行调整和加固。

综放沿空掘巷窄煤柱合理尺寸的数值模拟确定

在综放工作面沿空掘巷留窄煤柱的情况下,合理的小煤柱尺寸是巷道能否维持稳定的基础,直接决定着综放开采是否安全[1-2]。

笔者通过FLAC3D数值模拟,对余吾煤业S1202瓦排巷沿空掘巷进行了系统的分析研究,最终确定了该巷道小煤柱的合理可行尺寸,对类似条件的巷道工程实践具有一定的借鉴意义。

1试验巷道地质概况余吾煤业S1202综放工作面主采煤层为3号煤层,工作面平均煤厚5.89m ,平均倾角为4.3°,容重1.39t/m 3,煤质松软。

S1202瓦排巷沿3号煤顶板掘进,巷道矩形断面的净高宽为3.2m ×3.8m ,断面积12.16m 2。

煤层直接顶为灰色细粒砂岩,厚度平均为2m ;老顶为深灰色中粒砂岩,厚度平均为5m ;直接底为黑色泥岩,厚度平均为0.9m ;老底为灰黑色细粒砂岩,厚度平均为2.47m 。

S1201工作面采用两进两回通风方式,现在已经回采完。

S1201胶带顺槽与进风顺槽之间净煤柱宽45m 。

在布置S1202工作面时,复用S1201进风顺槽(全长1209m )作为S1202回风顺槽,并沿S1201工作面采空区边缘留窄煤柱布置S1202瓦排巷,全长2000m (见图1)。

2数值模型的建立及模拟方案2.1模型建立根据余吾煤业S1202工作面实际地质条件,在S1201工作面进风巷和运输巷之间45m 的煤柱内沿S1201工作面采空区掘进留设窄煤柱的瓦排巷,采用FLAC 3D 模拟分析窄煤柱的稳定性。

并根据S1202工作面实际情况,建立长、宽、高为210m ×2000m ×85m 的模型,上边界施加等同于上覆岩层重量的压力,固定底边界z 方向上位移,左右边界x 、y 方向位移[3-4],最终建立模型见第85页图2。

2.2模拟方案在S1202瓦排巷掘出后,巷道两帮均为煤柱,为了研究方便,将S1201采空区侧的煤柱称为煤柱综放沿空掘巷窄煤柱合理尺寸的数值模拟确定高福勇,刘虎,张峰收稿日期:2014-05-18;修回日期:2014-08-19作者简介:高福勇(1986-),男,山东枣庄人,助理工程师,主要从事矿山压力研究,E-ma il :189********@ 。

深井沿空巷道合理小煤柱尺寸的确定

深井沿空巷道合理小煤柱尺寸的确定
吴士良;安伯超;程元祥
【期刊名称】《煤矿开采》
【年(卷),期】2006(011)002
【摘要】针对深井沿空巷道护巷煤柱合理尺寸确定的问题,根据现场实际地质条件采用现场实测和数值计算的方法确定了协庄煤矿3416W工作面沿空巷道应留设小煤柱尺寸为2.5～4m,通过数值模拟分析,证明煤柱尺寸的确定是合理的,为类似条件下合理煤柱尺寸的确定提供了一种新方法.
【总页数】3页(P54-56)
【作者】吴士良;安伯超;程元祥
【作者单位】山东科技大学,资环学院资源工程系,山东,青岛,266510;山东科技大学,资环学院资源工程系,山东,青岛,266510;山东科技大学,资环学院资源工程系,山东,青岛,266510
【正文语种】中文
【中图分类】TD822.3
【相关文献】
1.深井综放工作面沿空掘巷合理小煤柱尺寸及滞后距离研究 [J], 张全平
2.综放沿空巷道小煤柱合理宽度确定 [J], 常聚才;谢广祥;杨科
3.深井沿空巷道合理位置确定及围岩控制技术 [J], 张福民;张东峰;张小强;侯建
4.综放锚网沿空巷道合理小煤柱尺寸的确定 [J], 郭明友;潘春德
5.综放沿空巷道小煤柱合理宽度的确定 [J], 常聚才;谢广祥;杨科
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