学位论文_对王庄煤矿巷道小煤柱支护的稳定性研究.doc

对王庄煤矿巷道小煤柱支护的稳定性研究 Stability Research on Small Coal Pillar Protect of Mine Roadway in Wang Zhuang Coal Mine MENG Xiu-feng China University of Mining and Technology Resources and Safety Engineering College Bei Jing,China mgymxf@126.com PENG Hong China University of Mining and Technology Institute of Electrical and Information Engineeri Bei Jing,China Penghong861@163.com 摘要：在这篇论文中，山西安环保能源股份公司王庄煤为基础，理论分析，数值模拟的综合方法设计留煤柱的最优规模，支持系统的优化设计方案，减少煤炭损失矿山，以确保安全高效的生产，使用过程中的深部开采留窄煤柱采空区技术，提出了科学，合理确定柱尺寸，，沿巷道，以确保稳定。并提出沿巷道高强度锚杆支护技术，它会显示一个小煤柱护路和高强度锚杆支护方法在理论上可以有效的保证了稳定的沿巷道深处。 窄煤柱数值模拟 1 前言 煤炭是中国的主要能源,近30年,煤炭在能源中的比重超过70%。2008年,中国产出的原煤为26.2亿吨,位于世界首位。。随着不断的煤炭开采浅、表层煤炭资源越来越少,现在已经转向深层采煤。随着越来越多的深部煤层开采的发展，深层矿井的稳定性、应力性问题越来越突出。随着煤矿开采深度、强度的增加，而能源又大量需求,在许多深矿井开采领域中普遍使用的是左侧巷道窄煤柱采空区的开采方式。随着开采深度的增加，使得煤柱越来越难以维持复杂巷道支护要求，因此在巷道维护上要采用更高的、更严格的保护技术【1】。这限制了它的发展和煤矿的开采效率虽然在过去几年有关科研部门，大学和生产部门，在改善深层煤矿开采和巷道维护方面的研究中取得了一定的成果，但仍缺乏关于深层巷道围岩稳定性的知识。此外,巷道的确定，一直困扰着生产和管理,大多数煤矿煤柱巷道依据经验确定。保留煤柱尺寸太大导致煤炭资源损失,保留煤柱过小造成严重不稳定支柱变形。因此,确定煤柱的大小对于煤柱沿巷道的支是必要的。 王煤矿位于山西省长治市郊区，山西潞安环保能源股份公司，年710万吨。王庄煤矿覆盖深度140m?300m，煤层厚度5.5m?7.12m，平均为6.5m，2.5°?7°，平均为3°，煤炭Plats系数F 1.0?2.5;伪顶，碳质页岩厚度0.1m?0.4，沙泥岩厚度1m?9m，平均5.5m，主要的顶为3m?25m，平均的16.5m。 不利于巷道支护和维护; 帮助巷道锚杆支护巷道相对完整的保证，松散的小范围 3 有助于采空区隔离，不漏气 巷道布置最后对两侧采空区上方支压力较低区域，避免轴承压力和残余支承压力叠加。 煤柱宽度的确定 m—小煤柱维护巷道高度； A—侧压力系数，，u—煤体的内摩擦角 —煤体内聚力 k—应力集中系数 H—巷道埋深 —煤侧上的支撑阻力，在采空区一侧的值是0 —锚固深度 —附加安全宽度，厚煤层的煤柱宽度增加量（）30％m 7.12m,,，C0 0.2MP , k 1.5, γ 25KN/m3, H 600m , 0.2Mpa, 得出煤柱的合理宽度为2.15+1.9+0.3× 2.15+1.9 5.27 m 。 2 数值模拟 通过柱宽度设计不同的尺寸进行模拟,分析围岩表面位移、深层位移和应力分布和塑性区和锚情况,窄煤柱的最佳解决方案,这是一个有效的方法 图1为小煤柱宽度的计算模型 3 工程类比 这是一个在煤矿巷道中用来设计窄煤柱宽度常用的方法，也是更直接和更简单的方法，但由于复杂地质条件下巷道工程,各种各样的岩石力学参数很难掌握,所以该方法需要更广泛的现场经验,有时结果的工程类比与实际需求会有一些差异 这三种计算采空区侧狭窄的支柱方法有优点和缺点, FLAC软件（三维显示有限差分法）来计算王庄煤矿综放工作面【3】。 A .数值模拟条件 王庄5109运输巷和背面风巷数字模拟研究的数值是开采深度550m，平均煤层厚度6.5m，平均角度200°，抗压强度为0.5MPa，由于巷顶有厚度为2.7m细砂层和5.5m的粗砂层，厚度2.4m，它反映给我们的是厚度为5.4m的厚岩层。 B.模型的建立 为了消除边界效应，考虑各种因素的影响和简化计算的需求，根据现场实际，三维计算模型的长，宽，高设置为330m，217m和200m。由于计算模型考察回采巷道的围岩变形和破坏情况，并且计算也满足了FLAC软件对网格单元的尺寸要求，本次研究