回采巷道煤柱合理尺寸的研究

０
３ 理论 计算
根 据 煤 柱 临 界 宽 度 的 表 达 式 翻 ＝
参考文献 ： ຫໍສະໝຸດ … 宋选 民， 江海 ． １ 窦 浅埋煤层 回采巷道合理煤柱宽度的实测研究ｆ ． 山压力与顶板管理 ，０ ３ ３： １ ３ ． Ｊ矿 １ ２０（ ） —５ ０ ３
［］ 贾喜荣 ， ２ 王丽 ． 回采巷道煤柱临界宽度理论计算方法 太原理工大学学报 ２ １（１ １２ １ ３ ０ ０ ） ０ — ０ ． １ ：
［ 吴士 良， ３ ］ 安伯超 ， 程元祥． 深井沿空巷道合理小煤柱尺寸 的确定ｆ ． Ｊ煤矿开采 ，０ ６ ２ ５ — ６ １ ２０（ ）４ ５． ０：
［】 陈炎光 ， ４ 陆士良． 中国煤矿巷道 围岩控制【 ． ： Ｍ】 徐州 中国矿业大学 出版社 ，９ ７ １９ ．
Ｓ ｕ ｙ ０ ａ ｏ ａ ｌ ｉ ｅ ｏ ｉ ａ ｓ ｉ ｉ ｉ ｇ Ｒｏ ｄ ｙ ｔ ｄ ｎ Ｒｅ ｓ ｎ ｂ ｅ Ｓ ｚ ｆＰ ｌ ｒ ｎ Ｍ ｎ ｎ ａ ｗａ ｓ ｌ
ＮＯＶ．２Ｏ１１
２２ ． ７倍 ； 道 边 缘 侧 低 应 力 ４１ ａ 为 原 岩 应 力 巷 ． ＭＰ ， ０ （． ａ的 １ ９倍 。在 ４ ３７ ＭＰ） ． ５ Ｏ ｍ位 置 的低 应 力 区 （ 界 分 区 ）应 力 为 ５１Ｍ ａ 相 当于 原 岩 应 力 水 平 的 １ ６ ， ． Ｐ， － ３
根据公式算 得的的煤 柱宽度是不 考虑 动载作 用时的宽度 ， 根据实际生产经验在工作面推进过程
中是 存 在动 载作 用 的。因此取 动 载系数 为 １ 计 ． ５ 算 所需 煤柱 宽度 为 １．ｍ。 ６６ 再考 虑下 一工 作 面开 采 时巷 道 煤柱 上会 出现应 力叠 加 ， 因此 选 取 ２ｍ 巷 ０ 道 煤柱 是可 行 的 。
次 采 动影 响 时煤柱 宽 度应 为 １ ６ｍ。（ ） 二 次采 动 ２受 影 响时 ， 道 矿压 显 现 将 会 更 加 剧 烈 ， 柱 稳 定 性 巷 煤 还要恶化 ； 为此 在 保 证 绝 对 安全 的情 况 下 ， 柱 宽 煤 度 参数 取 为 ２ ｍ是适 宜 的 。 ０
逶 ３０ ．０ 墼
２１ 实测 方 法 ．
根 据 观测 结 果 整 理 绘 制 出煤 柱 支 撑 压 力 分 布
曲线 ， 见图 ２ 结合煤柱支承压力分布的现场实测数 。
据 分析 ， 知 ：）００ 工 作 面 回采 巷 道 ， 柱 支 承 可 １ １１ １ 煤 压力 随工 作 面 推 进 的 ，应 力 逐 渐 趋 于稳 定 分 布 状 态 ， 个 观测 期 间 ， 柱 上 的 应 力分 布 规 律 是 一 致 整 煤 的， 本未 发 生 变化 。 总体 上 ， 柱 支 承压 力 以 ４１ 基 煤 Ｉ Ｔ 为界可 分 为两个 区域 ， 帮 附近 的煤 柱应 力 峰值 区 巷 域 和煤柱 深部 的支 承应 力峰值 区域 。这 两个 区域 的 煤 柱应 力值 大小 ， 决定着 巷 帮的稳 定状 态 。 ） ４Ｉ ２在 Ｉ Ｔ 以外 的 巷帮 附近 煤 柱应 力 峰值 区域 ， 值 位 置距 巷 峰
压力 枕主要用于观测工作面推进过程中煤 柱 内的应力变化规律及其分布特征 ， 总共布置 ２ 个压 力枕 。沿煤柱方 向在煤柱外侧距巷帮 ｌ ｍ处开始布
帮 １ ｍ ２ Ｉ，平均距离 ２ ． ～．Ｔ ８ ８Ｉ ｍ，最大峰值应力 ８ ５ ． １
ＭＰ ， ａ约为工 作面 所处埋 藏深 度原 岩应 力（．５ ａ ３ ） ７ ＭＰ
瓷 窑 沟 矿 １ １ １回采 巷 道 布 置 在 １ — ００ ０ ２煤 层
中， 留设煤柱宽度 ２ 。为了确定该工作面 回采巷 ０ ｍ
道 的合 理护 巷煤 柱 宽度 参数 ， 特在 联 络巷 道 内用 钻
孔液压枕实测煤柱支承压力分布 ， 最后通过观测数
据 结果 ，获得 瓷窑 沟 矿 １— 层条 件 下实 用煤 柱 ０ ２煤 尺 寸参数 ， 图 １ 见 。
３ ｉｓｅ ｉ ｏｏ ｉｅＣ ．Ｘ ｎｈ ｕＳ ａｘ ０ ６ ０ ） ．ｎｈ ｎＣｙ ｇｕ Ｍ ｎ ｏ ｉｚｏ ｈ ｎ ｉ ３ ５ ０ Ｊ ａ ，
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ ｐ ｌ ｒｗ ｄ ｈ ｎ ｔ ｎ ｙ ｋ ｅ ｓｔ ｅ ｓａ ｉ ｔ ｆｓ ｒｏ ｎ ｉ ｇｒ ｃ ｓ ｂ ｔａｓ ｎ ｒ ａ ｅ ｓｒ ｃ ： ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｉ ａ ｉ ｔ ｏ ｌ ｅ ｐ ｈ ｔｂ ｌ ｙ ｏ ｕ ｒ ｕ ｄ ｎ ｏ ｋ ， ｕ ｌｏ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓ ｌ ｏ ｉ
ｔ ｅ ｒ ｔ ａ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ａ ｅ ｕ ｅ ｏ ａ ａｙ ｅ ｔ ｅ ｒ ｔ ｎ ｉ ｆｔ ｅ ｐ ｌ ｒｗｉ ｔ ． ｈ ｅ ｕ ｔｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ｉ ｈ ｈ ｏ ｅ ｉ ｌ ｃ ｌｕ ａ ｉ ｒ ｓ ｄ ｔ ｎ ｌ ｚ ｈ ａｉ ａ ｔ ｏ ｈ ｉ ａ ｄ ｈ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ａ ｅ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｏ ｏｌ ｙ ｌ
± ｌ
ａ
计 算煤 柱 临界宽 度 。
式 中 ： ００ ５ Ｊ ；＝一（ Ｈ 一０１ ｏ ）ｃ ＨＢ； 。 ．８ ￣ ｈ ６ ｙ ．５－ ；＝一 － ０
倍。 ） ４ ３ 在 ｍ以内的深部煤柱支承压力 区域 ， 应力值
呈 现 较 均匀 的分 布状 态 ， 明煤 柱 深部 因水 平 变形 说 限制 侧 向应 力 升 高 ， 载 能 力增 大 ， 柱 强度 及 稳 承 煤 定性 增 强 ， 于稳 定 状 态 。观测 期 间该 深 部 区域应 处 力值 ５ ａ６ＭＰ ， ～ ａ是原 岩应 力 的 １ 倍 ～ ． ， ＭＰ ． ３ １ ６倍 平 均 １ 倍 。 区域 煤柱 是 总体稳 定 的 。 ） ． ５ 此 ４ 由煤 柱支 承
收稿 日期 ：０ １０ — ７ ２ １－ ９ ２ 作者简介 ： 占良（ ９ ３ ）男 ， 杜 １ ６ 一 ， 山西沙泉人 ， 本科 ， 工程师 ， 从事煤矿 工程质量监督工作 。
２ ４
第３ 卷 第１ 期 １ １ ２ １ １ 月 ０１ 年 １
Ｖｏｆ３１ ． ＮＯ ． １１
山 西 煤 炭 ＳＨ ＸＩ ＡＮ ＣＯＡＬ
ｔｅ ｒｃ ｃｅ ｒｔ ｆｒ ｓｕ ｃ ｓ ｔ ｈ ｒａｅ ｔｅ ｔｎ．Ｆ ｒ ０ ０ ｒ ｉｇ ｆｃ ，ｔｅ ｆ ｌ ａｕ ｅ ｎ ｎ ｈ ｅ ｙ ｌ ａｅ ｏ ｅ ｏ ｒ ｅ ｏ ｔｅ ｇｅ ｔｓ ｘｅ ｔ ｏ １ １ １ ｗｏｋｎ ａ ｅ ｈ ｅｄ ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ａ ｄ ｉ
ＤＵ Ｚｈａ ｌａｎｇ ；ＬＩ Ｂｉ －ｃ ｎ ｎ－ ｉ Ｕ ｎｇ ｈｅ ；ＤＵＡＮ Ｃｈｕｎ－ｓ ｎｇ ｈｅ ３
（，ｉｚ ｏ ｏｌ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎＥ ｇ ｅｒ ｇＳ ｐ ｒｉ ｎ ｔ ｉｎ Ｃ ａ Ｉｄ ｓ ｙＢ ｒａ ， ｉｚ ｏ ｈ ｎ ｉ １ ｎｈ ｕＣ ａ Ｃ ｎｔ ｃ ｏ ｎｉ ｅｉ ｕ ｅｖｓ ｇＳａ ｏ ， ｏ ｎ ｕｔ ｕｅｕ Ｘ ｎｈ ｕＳ ａｘ Ｘ ｒ ｉ ｎ ｎ ｉ ｔ ｌ ｒ
０３ ０ ；２． ｔｔ ｔ ｆＭｉ ｉ ｇ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ，Ｔａｙ ａ ｉｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ， ｉｕ ｎ Ｓ ａ ｘ ３ ０２ ４ ００ Ｉ ｉｕ ｅ ｏ ｎ ｎ ｃ ｏｏ ｙ ｎｓ ｉ ｕ ｎ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｃ ｎ ｌｇ Ｔａｙ ａ ｈ ｎ ｉ０ ０ ４； ｙ
关键词 ： 回采 巷 道 ； 巷 煤 柱 ； 护 支撑 压 力 ； 界 宽度 Ｉ Ｉ 盏
中图 分 类 号 ：Ｄ ２ Ｔ ８２． ３
文献 标 识 码 ： Ａ
１ 问题 的提 出
巷道煤柱的尺寸直接关 系到煤炭资源 的回收 率， 也是影响煤层巷道稳定性的主要因素… 。因此 确定合理的巷道煤柱尺寸 ， 对矿井高效安全开采具
有 重要 意 义 。
Ｉｌ１ 液 压 枕 布 置 图 垒
２ 现 场 实 测分 析
目前很多护巷煤柱尺寸 ， 都是根据经验类 比方
法 确定 。为了保 证巷 道 围岩稳定 性及 工作 面正常 生
置压 力枕 ， １１间距 均匀 布 置 ， 布 置 １ 压 力 以 １ １ 共 ９个 枕 。压力 枕钻孑 距底 板 １ 孔 深 ５０１， Ｌ ．ｍ， ５ ．１ 孔径 ４ ３ ５ １ Ｔ ｉ ｍ。钻孑 内安装好 压 力枕后 ， 微膨胀 速凝 水 泥封 Ｌ 用 孔 ， 用手 动 油泵 给液 压 枕打 压 ， 其 压力 相 当 ５ｄ后 使 于 １０Ｔ埋 深 的原岩应 力 。 ２ １ Ｉ 仪器 安装 打压后 ， 测站 从
为实验室试 件单轴抗压 强度 ， Ｐ ； Ｍ ａｈ为煤柱高度 ，
ｍ； 为 覆 岩 平 均 容 重 ，Ｎｍ ； 为 煤 层 平 均 采 深 ， ｋ ／ ｍ； Ｂ为巷 道宽度 ， 瓷窑 沟矿 １一 煤层 平 均埋 ｍ。 Ｏ ２号 深 日 １０ 覆 岩平 均视 密度 ｙ ２ ０ ｋ／ ， 层巷 ＝ ５ ｍ， ＝ ５０ ｇ 煤 ｍ
道高度 ｈ ３ 煤 层巷道宽度 Ｂ ５ 煤层单轴抗 ＝ ． ｍ； ５ ＝ ｍ，
压强 度 ０＝ ３ ａ 由公 式可 求得 煤 柱 临界 宽度 － １ ， ＭＰ
为 ｌ ．７ １ ０ ｍ。
压力观测结果看 ， 受初次开采影响巷道煤柱 的应力
峰值 已经 达 到 ８１ ａ超 过 １－ ．５ ＭＰ ， ｏ ２号 煤 层 的强 度 ， 巷道 肯 定 有 片帮 和 冒顶 现象 ；在 下工 作 面 开采 时 ， 双 巷 布 置 的辅 运 巷 （ 即下 工 作 面 的 回风 巷 ） 由于 经 受 二 次 （ 复 ） 动影 响 ， 巷 煤 柱 支 承 应 力 峰 值 ， 重 采 护
１
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山西煤炭 ＳＨ ＸＩ ＡＮ Ｃ０Ａ Ｌ
， ，
第 １ 第１期 ３卷 １
文章编 号：６ ２ ５ ５ （０ １１ － ０ ４ ０ １７ — ００ ２ １ ） １０ ２ — ２
回采巷道煤柱合理尺寸的研究
杜 占良 刘兵晨 ｚ段春 生 ｓ ， ，
（． １ 煤炭工业忻州地方煤矿建设工程质量监督站 ， 山西 ２太原理工 大学采矿工艺研究所 ， ． 山西 太原 摘 忻州 ０ ４ ０ ； ３ ００ ０６０ ） ３ ５ ０ ０ ０ ２ ；． ３ ０４ ３山西河曲晋神瓷窑沟煤业有限公 司， 山西 忻州
将会 因应力叠加其数值更高 ， 在此情形下应加强对
煤 柱 的维护 。
９ｏ ．０
至
＼ ６０ ．０
４ 结 论
（） １实测研究表 明， 煤柱单侧的潜在不稳定范 围 ４ 在依据巷道煤柱保持整体稳定性必须存在 ２ ｍ， 倍煤层厚度的宽度弹性核 的理论 ， 要求弹性核宽度 为 ８ 因此为了双巷布置巷道煤柱 的整体稳定 ， ｍ； 初
距离 工作 面 １ ０ 时 ，开始 对煤 柱支 撑压 力进 行 了 ２ ｍ
产， 采用此种方法确定煤柱尺寸 ， 一般都大于最优 煤柱尺寸 ， 会造成资源的过度浪费 。本文重点讨论 瓷窑沟矿 回采巷道护巷煤柱的合理尺寸优化。 该矿
１１ １ ００ 工作 面为 首采 工作 面 ，对 于护巷 煤 柱尺 寸 尚
要： 合理 的煤柱宽度 不仅可以有效保持巷道 围岩稳定性 ， 而且 能最 大限度提 高资源的回采率。针 对河曲矿 区
瓷 窑沟矿 １ １１工作 面回采巷道煤柱 ， 用现场实测和理论计算的方法分析 了煤柱宽度的合理性 。研究成果对于类似 ００ 采
条 件 下 设 计煤 柱 尺 寸 具有 指 导 意 义 。
跟班连续监测 ， 工作面推过测站 ３ 时结束。分别 ５１ １
观测 未受 采动 影 响和受采 动影 响 的煤 柱 支撑压 力 。
２２ 实测 结果分 析 ．
未系统研究。鉴于此 ， 对巷道煤柱采用液压枕实测
方 法 ，测 出工 作 面 推进 过 程 中巷 道 煤 柱 的支撑 压 力， 由此分析确 定 护巷煤 柱 尺寸 。