煤的强度系数对井巷保护煤柱宽度影响分析
巷道保护煤柱留设宽度计算方法
根据国内外有关井下实测资料及研究结果表明。（1）窄煤柱巷道位于回采引起的支撑压力峰值区附近，不仅在采动期间围岩变形十分强烈，而且在采动趋向稳定，支撑压力衰减期间围岩变形仍很大，巷道维护十分困难。（2）宽煤柱巷道在回采强影响期间变形比较缓和，且随采动影响的减弱，支撑压力下降，巷道围岩变形就趋向稳定，巷道维护较容易。
实测结果表明：在工作面周围采区上下山和大巷的护巷煤柱线上，由于两侧回采引起的支撑压力的分布曲线叠加为一“马鞍形”见图2，、见图3它与煤柱的宽度关系为（1）煤柱宽度较小（见图2），两侧采动时，煤柱中央不存在弹性区，煤柱都发生塑性变形而导致破坏。（2）若煤柱宽度比较大（见图3），两侧采动时，煤的中央存在一个较大的弹性区，即围岩变形比较平缓的区域，以维护煤柱主体不被破坏。
一、煤柱的用途及设计方法
煤柱是用于支护巷道，保持巷道稳定的，所以应设计成经历整个开采过程，即巷道掘进和工作面回采时承受荷载不被破坏。
1.煤柱的荷载煤柱受荷载过程分两个阶段
一是巷道开凿后立即产生的荷载。
二是回采过程中产生的支撑压力。
（1）开采前的荷载
巷道开掘后即在巷道周边煤岩柱上产生一荷载，开采前煤柱的荷载为煤柱体上方覆盖岩层的重量P。
对以上回采工作面所波及的巷道进行观测巷道变形量较小，主要表现在，局部片帮，喷层开裂脱落，底鼓变形量在20%—30%（32#层风道较严重，其绞车道变形较小，稳定性较好），巷道维修量减少60%以上，费用可节约70%以上，按此计算年可节支增效300万元以上。
作者简介：闻洪程（1963-），男，工程师，现在双鸭山方圆建筑安装有限公司工作。
综上所诉，要想使巷道保持稳定，不受采动压力影响而破坏，就必须把巷道布置在宽煤柱，围岩变形平缓区域内，使其只承受覆岩荷载或K值很小的支撑压力。
影响煤矿井巷稳定性的因素分析与支护方式
影响煤矿井巷稳定性的因素分析与支护方式【摘要】煤矿井巷压力包括水平巷道地压、垂直巷道地压和倾斜巷道地压。
影响井巷稳定性的因素主要有：围岩性质、井巷位置、巷道轴线方向，断面尺寸，破岩方法等。
支护方式主要有棚式支护、砌碹支护、锚喷支护等。
【关键词】井巷；稳定性；影响因素；支护方式煤矿井巷稳定性的决定因素是围岩应力与围岩强度。
当围岩应力超过围岩强度时，井巷处于不稳定状态；当困岩应力恰等于围岩强度时，井巷才能算是稳定。
井巷维护方法很多，应抓住围岩应力与围岩强度二者之间的关系。
1.井巷压力1.1地压的性质地壳中的岩体，包括原岩和巷道周围的围岩之间相互机械作用，以压力的形式表现出来，称为地压。
没有经掘进或回采工作面破坏的岩层，其中任何一处的岩体都受上下、左右、前后三向六面压力的挤压，这种压力相互均势，称为自然相对平衡状态或原始应力相对平衡状态。
在岩层或煤层中开掘巷道后，岩体由原来的三向压力变为双向压力，这就破坏了自然压力相对平衡状态，因此围岩压力要重新分布。
1.2水平巷道地压巷道顶压：巷道开掘后，顶板岩石就暴露出来，除特别坚硬的岩石外，一般“岩梁”受力后都向下弯曲。
当弯曲和受拉力达到一定限度，即超过岩石本身的抗拉强度时，岩梁产生裂缝。
随着裂缝的不断增多和加大，岩石就开始向下冒落，并从周边向岩体深度扩展。
随着顶板岩石的冒落，顶板压力逐渐降低，而作用到两帮岩石上和支架上的压力就逐渐加大，这就是顶板压力。
巷道侧压：随着顶板岩石的冒落，平衡拱的形成，所有向下的作用力都传到两帮岩石上。
如果两帮岩石所受的力没有超过本身的强度，两帮岩石就不遭受破坏。
当两帮岩石松软，强度低而承受不住上面传来的压力时，两帮岩石就遭受到破坏而垮落，巷道宽度随之增大，直到形成新的自然平衡拱为止。
这时支柱将承受岩帮垮落所产生的水平推力，这就是巷道侧压。
巷道底压。
巷道产生侧压，得到新的平衡之后，新的自然拱仍然把压力传给两帮，再传给底板。
当底板岩石松软而受到上面的压力之后，底板就会从巷道两侧向中间方向运动，从而使底板鼓起来。
留设保护煤柱尺寸的影响因素及变化规律探讨
依据图 2 、公式 (1) , 通过综合分析 , 得到煤
柱尺寸随开采深度的变化规律 。具体情况见表 1 。
表 1 煤柱尺寸随开采深度综合变化表
煤柱的变化区间 (m) 煤柱最
采深变化范围 ( m)
安全开
递增 递减 大宽度 煤柱尺寸递增时 煤柱尺寸递减时 采深度
区间 区间 ( m) 采深变化范围 采深变化范围 ( m)
(4) 开采厚度 开采厚度对上覆岩层及地表移 动过程的性质有重要的影响〔3〕。采厚越大 , 地表移 动和变形值也越大 , 移动过程剧烈 , 移动范围增 大 , 则保护煤柱尺寸的就越大 。
(5) 煤层倾角 煤层倾角不同 , 上覆岩层移动 形式 、破坏发展过程 、破坏影响分布状态等特征也 会不同 , 煤层倾角将会影响到保护煤柱的受力状态 和应力集中程度 , 随着煤层倾角的增大 , 地表移动
开采厚度对上覆岩层及地表的沉陷过程的性质
有极其重要的影响〔3〕, 采厚越大 , 地表移动变形值
越大 。文献 [ 1 ] 认为 , 基岩移动角随开采厚度的
增大而减小 , 却没有进行定量的分析 。本文依据峰 峰五矿的地质采矿条件 , 在给定地表受护建 (构)
图 3 煤柱尺寸随开采厚度变化关系
筑物的临界变形值的情况下 , 得到了煤柱尺寸随开
摘 要 : 在分析留设保护煤柱留设尺寸受上覆岩层岩性 、煤柱自身强度 、采深 、采厚以及煤层倾角 等地质采矿条件影响因素的基础上 , 结合一定的地质采矿条件 , 探讨了保护煤柱尺寸随开采深度 、开采 厚度及煤层倾角等的变化规律 , 建立了煤柱尺寸的计算公式 。指出 , 在同一矿区 , 不同的开采深度 、开 采厚度及煤层倾角的条件下 , 留设的保护煤柱的尺寸并不是传统认为简单的线性关系 , 而是复杂的非线 性关系 , 从而为保护煤柱设计提供理论依据 。 关键词 : 保护煤柱尺寸 开采深度 开采厚度 中图分类号 : TD8231 5 文献标识码 : B 文章编号 : 1004 - 4051 (2006) 12 - 0061 - 03
护巷煤柱宽度设计
护巷煤柱宽度设计在煤矿开采过程中，为了确保矿井的安全稳定，护巷煤柱的宽度设计是一个非常重要的问题。
护巷煤柱宽度的设计直接关系到矿井的安全性和经济性。
本文将从人类视角出发，探讨护巷煤柱宽度设计的相关问题，并提出一些建议。
护巷煤柱宽度的设计需要考虑到矿井的地质条件和煤层的特性。
不同地质条件和煤层的特性会对煤柱的宽度产生影响。
例如，地质条件复杂的矿井需要更宽的煤柱来保证矿井的稳定性。
而煤层的特性也会影响煤柱的宽度，比如煤层的厚度和坚硬程度等。
因此，在设计护巷煤柱宽度时，需要充分考虑地质条件和煤层的特性，确保煤柱能够承受矿井的地压力和覆岩压力。
护巷煤柱宽度的设计还需要考虑到矿井的开采方法和采动规模。
不同的开采方法和采动规模会对煤柱的宽度产生影响。
例如，采用长壁工作面的矿井需要更宽的煤柱来保证工作面的稳定性。
而采动规模越大，煤柱的宽度也需要相应增加。
因此，在设计护巷煤柱宽度时，需要充分考虑矿井的开采方法和采动规模，确保煤柱能够满足开采的需求。
护巷煤柱宽度的设计还需要考虑到矿井的安全标准和法规要求。
不同国家和地区对矿井的安全标准和法规要求不同，因此在设计护巷煤柱宽度时，需要遵守当地的安全标准和法规要求。
这样可以保证煤柱的设计符合安全要求，确保矿井的安全稳定。
护巷煤柱宽度的设计还需要考虑到矿井的经济性。
煤矿企业在进行护巷煤柱宽度设计时，需要综合考虑煤矿的生产能力、成本和效益等因素。
合理的煤柱宽度设计可以提高矿井的利用率和生产效率，降低矿井的开采成本，从而提高煤矿企业的经济效益。
护巷煤柱宽度的设计是一个复杂而重要的问题。
在设计护巷煤柱宽度时，需要考虑地质条件和煤层的特性、矿井的开采方法和采动规模、安全标准和法规要求，以及矿井的经济性。
只有综合考虑这些因素，才能够设计出安全可靠、经济合理的护巷煤柱宽度。
煤矿企业应该加强对护巷煤柱宽度设计的研究和应用，提高煤矿的安全性和经济性，为煤矿的可持续发展做出贡献。
深部矿井沿空掘巷煤柱留设宽度确定
深部矿井沿空掘巷煤柱留设宽度确定煤柱合理宽度的确定是影响综放沿空掘巷围岩稳定性的重要因素。
文章通过理论分析和数值模拟相结合的方法，确定了深部矿井沿空掘巷的煤柱合理宽度为6m，现场试验表明，留设6m煤柱时沿空帮移近量最大为184mm，实体帮移近量最大为95mm，顶板下沉量最大为78mm，底臌量最大为134mm。
巷道围岩整体变形量不大，表明煤柱宽度留设6m是合理的。
标签：深部；沿空掘巷；煤柱宽度；数值模拟引言保留煤柱宽度与回采巷道支护、维护成本、安全生产以及煤炭资源回采率密切相关，煤柱宽度选择的正确与否，对保证巷道稳定至关重要[1]。
我国目前部分煤矿仍存在依靠经验来确定煤柱宽度，缺乏科学性和针对性，往往不是造成煤炭资源的浪费，就是巷道在掘进和回采过程难以维护，甚至出现冒顶等事故，如何兼顾资源回收率和巷道稳定，合理确定煤柱宽度，一直是众多学者关注的焦点[2]。
目前，确定综放沿空掘巷小煤柱尺寸采用的经验类比法，存在很大的盲目性和局限性。
因此，如何合理、科学地确定综放沿空巷道小煤柱的尺寸，对于综放开采安全生产具有重大意义[3]。
文章以巨野矿区某深部矿井沿空掘巷为工程背景，采用理论分析、现场实测的研究手段，确定深井综放沿空掘巷合理煤柱留设宽度，期望对工程实践有一定的指导意义。
1 矿井概况矿井平均开采深度1000m，回采煤层厚8.50～10m，平均9m，普氏系数f=1.59，密度1.36g/cm3，倾角2°～13°，平均倾角5°，具有弱冲击倾向性。
煤层赋存稳定，结构复杂，中间夹0.10～0.35m厚的泥岩或炭质泥岩。
煤层直接顶为粉砂岩，厚19.87m，裂隙发育，具水平层理；基本顶为细砂岩，厚4.2～4.5m，整体性强；伪底为泥岩，厚1.45m；直接底为粉砂岩，裂隙发育；基本底为细砂岩，厚3.35m，主要成分为石英长石及暗色矿物，硅质胶结；覆岩的最上层为数百米的表土层。
2 沿空掘巷煤柱留设原则小煤柱是综放沿空掘巷围岩结构的一个重要组成部分，其稳定性决定综放沿空掘巷的稳定性，采用锚杆支护时小煤柱宽度应满足以下几个原则。
煤柱宽度对煤巷稳定性的影响
水文地质条件及其影响因素对今后矿井水文地质工作
时，
才导致岩溶充水问题。
及其防治水害有现实指导作用。
总之，由于矿井充水水文地质条件复杂多样，其水
文地质类型往往不是单一的，而是几种类型的结合体，
划分矿井水文地质类型应根据实际情况而定。
4
结论
经过对贵州省煤田所处沉积环境分析可以得出在
海陆过渡相至陆相沉积区域，即大致在桐梓—遵义—
2018(4):6-9.
（上接第 161 页）
顶底板岩溶充水为主，水文地质条件为复杂。而影响
及下伏有厚达数十米至数百米的峨眉山玄武岩地层隔
煤田矿井水文地质条件的因素有矿井自然地理条件、
贵阳—安顺—关岭—安龙连线以西的煤田，煤矿床主
要是以顶板岩溶裂隙水充水为主，水文地质条件一般
为简单至中等；而在海相沉积区，即在桐梓—遵义—贵
阳—安顺—关岭—安龙连线以东的煤田，煤矿床是以
参考文献：
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为了进一步弄清回采期间动压影响的范围和不同
巷煤柱稳定性的因素很多，这些方法局限性较大，只有
在类似的地质条件中才有借鉴的意义，相比传统计算
宽度下煤柱内部破坏特征，本文建立长 500m、高 60m、
方法，数值模拟的优势在于能考虑众多的影响因素，并
宽 400m 的模型，把整个 6302 工作面所可能影响的范
维护的难度，
在6302回采期间其应力分布如图4所示。
鼓梁明显减小，
顶板中塑性区域基本消失。通过对比上
松软煤层抗张强度及防隔水煤柱宽度的研究
测定ꎬ还广泛运用于不规则试件的强度测试ꎮ 如煤
样强度低、裂隙发育而难以制成标准试件的材料ꎬ可
运用点荷载试验预估其单轴抗压强度和抗张强度ꎮ
在本试验中ꎬ由于祁南煤矿可采煤层煤体结构
松散ꎬ难以制成标准试件ꎬ故难以采用劈裂试验来测
定煤体的抗张强度ꎮ 采用点荷载试验ꎬ可以测定不
ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ｃａｎ ｂｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｐｏｉｎｔ ｌｏａｄ ｔｅｓｔꎻｓｏｆｔ ｃｏａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎻｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈꎻＱｉｎａｎ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅꎻｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ｗｉｄｔｈ
在煤矿井下开采时ꎬ为了防止地下水源突然涌
坏时破坏面上测量的两加荷点之间的距离以及试样
破坏面的平均宽度ꎬ并计算出点荷载强度ꎮ
将获得的实验结果剔除离群数据ꎬ所得结果如
表 １ 和表 ２ 所示ꎮ
由表 １ 数 据 结 果 可 以 得 出ꎬ 祁 南 煤 矿 ３４ 下 ６
工作面松软结构煤岩径向加载下的点荷载强度为
７
２０２１ 年 ５ 月 项林语等:松软煤层抗张强度及防隔水煤柱宽度的研究 第 ３０ 卷第 ５ 期
规则煤块的点荷载强度ꎬ再根据点荷载强度与抗拉
强度换算的经验公式间接求得松软煤体的抗张强
度ꎬ从而提供求取防隔水煤柱宽度的强度参数ꎮ
３ 数据处理与分析
３. １ 点荷载强度计算
依据国际岩石力学学会发布的« 测定点荷载强
度的高破坏荷载建议方法» ꎬ点荷载强度的计算公式
为 [３－４] :
Ｉｓ ＝
Ｐｔ
Ｄ ２ｅ
试验研究
总第 ２６１ 期
ｄｏｉ:１０. ３９６９ / ｊ. ｉｓｓｎ. １００５－２７９８. ２０２１. ０５. ００３
矿井断层及大巷煤柱留设计算
矿井断层及大巷煤柱留设计算矿井断层作为生产中不可避免的地质构造，对矿井生产影响很大，探明不当或者煤柱留设不合理很容易造成断层导通含水层突水或采后断层受矿压影响滞后突水。
所以合理的留设保护煤柱，显得尤为重要，下面以一个案例详细介绍一下如何计算煤柱的宽度！一、断层煤柱留设原则1、在有突水威胁但又不宜疏放（疏放会造成成本大大提高时）的地区采掘时，必须留设防水煤(岩)柱。
2、防水煤柱一般不能再利用，故要在安全可靠的基础上把煤柱的宽度或高度降低到安全限度，以提高资源利用率。
3、留设防水煤（岩）柱必须与当地的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩的物理力学性质、煤层的组合结构方式等自然因素密切结合，与采煤方法、开采强度、支护形式等人为因素互相适应。
4、一个井田或一个水文地质单元的防水煤（岩）柱应该在它的总体设计中确定，即开采方式和井巷布局必须与各种煤柱的留设相适应，否则会给以后煤柱的留设造成极大的困难，甚至无法留设。
5、在多煤层地区，各煤层的防水煤（岩）柱必须统一考虑确定，以免某一煤层的开采破坏另一煤层的煤（岩）柱，致使整个防水煤柱失效。
6、在同一地点有两种或两种以上留设煤(岩)柱的条件时，所留设的煤（岩）柱必须满足各个留设煤（岩）柱的条件。
7、对防水留设煤（岩）柱的的维护要特别严格，因为煤（岩）柱的任何一处被破坏，必将造成整个煤（岩）柱无效。
防水煤(岩)柱一经留设即不得破坏，巷道必须穿过煤柱时，必须采取加固巷道、修建防水闸门和其它防水设施，保护煤(岩)柱的完整性。
8、留设防水煤（岩）柱所需要的数据必须在本地区取得。
邻区或外地的数据只能参考，如果需要采用，应适当加大安全系数。
9、防水煤（岩）柱中必须有一定厚度的粘土质隔水岩层或裂隙不发育、含水性极弱的岩层，否则防水岩柱将无隔水作用。
二、断层煤（岩）柱留设依据1、《煤矿防治水细则》第五章“矿井防治水技术”第六节“防隔水煤（岩）柱留设”第九十二条规定“有以下情况之一的，应当留设防隔水煤（岩）柱：......与富水性强的含水层间存在水力联系的断层、裂隙带或者强导水断层接触的煤层；......”同时第五节“水体下采煤”中第八十四条规定“......，在基岩含水层（体）或者含水断裂带下开采时，应对开采前后覆岩的渗透性及含水层之间的水力联系进行分析评价，确定采用留设防隔水煤（岩）柱或者采用疏干（降）等方法保证开采。
深井护巷煤柱合理宽度数值模拟研究
收稿日期：２０１８?０６?０６作者简介：梁兆明（１９８６－），男，山西孝义人，工程师，从事采矿技术工作。
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０１８．１０．０２２深井护巷煤柱合理宽度数值模拟研究梁兆明（汾西矿业集团 高阳煤矿，山西孝义 ０３２３０６）摘 要：文章以申南凹矿首采盘区２０１０３运输巷的护巷煤柱合理宽度留设为研究背景，采用多方案数值模拟的方法，对工作面护巷煤柱合理宽度进行研究，主要结论如下：通过对５种不同护巷煤柱宽度下巷道围岩受力情况分析发现，当煤柱宽度为２０ｍ时，煤柱宽度基本满足巷道稳定性要求，但是考虑到该矿井复杂的地质情况及一定安全系数，最终确定护巷煤柱宽度为２５ｍ。
关键词：深井；数值模拟；护巷煤柱宽度中图分类号：ＴＤ８２２．３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５?２７９８（２０１８）１０?００５５?０３ 目前，我国煤炭开采仍以双巷掘进为主，工作面与工作面之间通过留设护巷煤柱来维持煤炭开采的稳定性。
若护巷煤柱过宽，虽然能够增加巷道稳定性，但其增加稳定性的程度较低，且会造成煤炭资源的巨大浪费；若护巷煤柱过窄，则会由于工作面回采等因素导致回采巷道被破坏而失稳，严重影响工作面生产安全。
本文以申南凹矿首采盘区２０１０３运输巷的护巷煤柱合理宽度留设为研究背景，根据矿井实际地质开采条件，利用ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟软件，对２０１０３运输巷护巷煤柱宽度进行科学合理的选择，研究成果对该矿安全高效生产具有重大意义。
１ 工程背景本文研究了申南凹矿首采盘区２０１０３运输巷护巷煤柱合理宽度的确定。
该工作面长度为１２０ｍ，推进长度为５００ｍ，主要采用长壁开采，一次采全高的采煤方法开采２号煤层。
２号煤层平均埋深６５０ｍ，平均厚度在３．８ｍ左右，最厚处煤层厚度为４．１ｍ，最薄处的厚度为３．４ｍ。
煤层倾角０～３°。
煤层结构简单，有０．１～０．３ｍ的夹矸，偶尔见到黄铁矿的结核。
煤层起伏情况较小，物理力学特征较差。
沿空掘巷煤柱合理宽度的研究与实践
沿空掘巷煤柱合理宽度的研究与实践【摘要】本文以某矿的采煤工作面为研究对象，采用理论计算与数值计算相结合的方法，设计出沿空巷道合理煤柱合理的留设宽度，并在此基础上提出了合理的沿空掘巷锚梁网支护对策，确定了强化巷帮支护强度，顶板支护以锚索支护为主、锚杆支护为辅。
通过现场实施证明，沿空巷道煤柱留设的宽度及采取的支护对策是科学的、合理的，并且能够有效的控制巷道变形量，为矿井的和谐建设提供了有力的理论基础。
【关键词】深井煤矿沿空巷道煤柱宽度锚梁网支护煤炭作为我国的基础能源，在我国一次能源消费结构中占有较大的比重，约为65%，而且这一状况还会持续一段时间。
现如今，我国煤炭资源采出率不高，约为40%，而且还存在严重的煤炭资源损失现象，这一切均需要煤炭资源的充分开采。
而沿空掘巷能够可以减少煤柱资源的损失，但沿空掘巷时，留设一定的煤柱，能够避免有害气体、老空积水等侵入巷道，最重要的是，还能够提高劳动效率，降低巷道维护成本，因此，留设煤柱对于煤炭安全高效开采具有重要意义。
又由于留设煤柱的宽度既能够对煤柱本身以及巷道围岩稳定性造成一定影响，又会影响煤炭的采出率，所以合理确定沿空掘巷煤柱宽度具有重要的研究和实践意义。
本文以某矿1492（1）工作面为例，来研究沿空掘巷时煤柱宽度的确定。
1 工作面概述某矿1492（1）工作面走向长度为1462m，倾向为230m。
该工作面正采11—2煤层，该煤层多为块状煤。
该煤层平均厚度为1.7m，平均倾角为7°。
巷道具有埋深大（约为857m）、构造应力高等特点。
在距煤层顶板较近的区域，多为薄且稳定性较差的岩层。
在距煤层顶板3.1m左右的区域，存在厚度约为0.49m的煤层，因此，煤层顶板为复合顶板。
相邻采区对该工作面产生较大的采动影响。
2 关于煤柱宽度的理论分析与计算2.1 理论计算按照极限平衡理论，可以确定最小的合理煤柱宽度B，不妨用x1（m）表示两相邻区段工作面开采在煤柱中产生的塑性区宽度，x2（m）表示锚杆锚入煤柱深度（需要考虑加大控帮深度，一般取2.8m），x3（m）表示安全富余量，其计算公式为：x1+x2+x3其中，x1的确定公式为：x1其中，m为煤层厚度，2m；A为侧压系数，且，泊松比μ为0.3；j0为煤体内摩察角，27°；C0为煤体粘聚力，取1.5MPa；k为应力集中系数，取3；H为巷道埋深，为857m；为上覆岩层平均重力密度，为0.023MN/m3；P0为两相邻区段平巷支护结构对煤柱的支护阻力，为0。
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47
式中, S 1 为斜井保护煤柱的水平宽度, m; a 为受
[ 收稿日期 ] 2008- 09 - 04
[ 作者简介 ] 郭志磊 ( 1964 - ), 男 , 河南清丰县人 , 工程师 , 鹤壁煤电九矿地测副总 , 现从事矿井地测技术管理工作。
46Βιβλιοθήκη 郭志磊 : 煤的强度系数对井巷保护煤柱宽度影响分析
2009 年第 1 期
工作面 2 个 , 留设 斜井 保护 煤柱 水平 宽 度 S 1 为 50m。按照 - 400m 轨道下山留设的保护煤柱宽度 , - 420m 水平回风巷也欲留设保护煤柱宽度为 50m。 - 420m 轨道下山北侧第 1 个工作面从 2001 年 7 月 开始回采, 2003 年元月回采至停采线附近, - 420 m 轨道下山呈现较严重的底鼓、片帮等现象, 工作 面回采过后巷道进行了整修。 - 420m 水平回风巷 2005年 2月开始掘进时 , 第 2 个工作面也随之开 采 , 2006 年 4 月 - 420m 水 平回 风 巷 施工 完 毕。 2006年 8 月第二个工作面回采至距 - 420m 水平回 风巷约 60m 时, - 420m 水平回风巷出现轻微片帮 和底鼓 , 随着工作面的向前推进, 片帮和底鼓有加 大趋势。为了保证 - 420m 水平回风巷的安全 , 工 作面停 采, 此 时工 作面 距 - 420m 水平 回风 巷为 56m, 后来 - 420m 水平回风巷进行了 U 型棚支护 整修。依据 ! 式反算得煤的强度系数 f 为 1 413 。 5 矿井煤的强度系数的推导 按照 - 250m 主、副暗斜井反算的煤的强度系 数 f 为 0 953 , 此时巷道未损坏, 说明煤的强度系 数选择合适或留有余地 ; 按照 - 420m 水平回风巷 反算的煤的强度系数 f 为 1 413 , 此时巷道有轻微 片帮和底鼓 , 说明煤的强度系数偏大。将两巷道反 算所得的煤的强度系数值进行算术平均, 得煤的强 度系数值 f 约等于 1 2 。 将算术平均的煤的强度系数值 f # 1 2 分别带 入 - 250m 主、副暗斜井、 - 420m 水平回风巷保护 煤柱得 : - 250m 主、副暗斜井应留设斜井保护煤 柱水平宽度 S 1 为 53 5m, 较先前所留设宽度 60m 小 6 5m, 可 解 放 4 个 工 作 面 6 5m 宽 可 采 量 ; ( 上接 43 页 ) ~ 80 %。 放煤过程分 3 步放煤, 即降低尾梁初放, 摆动 尾梁补放, 移架开溜再放。放煤愈充分, 顶板变形 愈大, 顶煤压裂效果愈好 , 这样支承压力峰值点就 越向煤体内部转移, 加大了压裂区的范围 , 压裂效 果更好 , 顶煤回收率越高。 3 5 提高顶煤冒放性 煤体注水是通过水在高压作用下 , 以小流量浸 润到煤体内部结构中 , 使煤的分子间吸收了大量的 水分子。煤体吸收了大量的水份以后 , 开始膨胀、 松散, 从而使煤体变得松软, 达到提高顶煤回收率 的目的。
- 420m水平回风巷应留设斜井保 护煤柱水平宽度 S 1 为 61m, 较先前所留设宽度 56m 大 5m, 可减少 巷道维修量 180m。 6 问题及建议 ( 1) 上述煤的强度系数的取 得是按实测资料 反算 , 并 非理论计算 , 是一经验数 据, 不同 的矿 井、不同的煤层赋存条件煤的强度系数可能不同。 ( 2) 煤的强度系数未考虑到 煤层深部开采的 影响 , 所以进入深部开采后 , 应适当调整煤的强度 系数值, 为保护煤柱宽度留设留有余地。 ( 3) 由 ( 3) 式得知 , 煤的强度系数大小取决 于煤的单向抗压强度大小, 进行煤的单向抗压强度 的准确测定, 以便求得准确的煤的强度系数已成为 必要。 ( 4) 建立长期稳定的职能 机构, 定期 观测巷 道的动压情况 , 掌握巷道的稳定状态, 以便及时调 整煤的强度系数值和煤柱宽度, 为矿井的安全生产 创造效益。
第 14 卷 第 1 期 ( 总第 86 期 ) 2009 年 2 月
煤 矿 开 采 Coa lm in ing T echno logy
V o1 14N o 1 ( Ser ies N o 86) F ebrua ry 2009
煤的强度系数对井巷保护煤柱宽度影响分析
郭志磊
( 鹤煤集团公司 九矿 , 河南 鹤壁 458010 )
- 250m 主、 副暗斜井留设斜井保护煤柱
- 250m 主、副暗斜井是九矿二水平的主要提 升巷道, 于 1988 年开始掘进 , 1992 年贯通。斜井 上水平标高为 + 17 7m, 下水平标高为 - 250 0m, 地面 标 高 在 + 199 ~ + 220m, 斜 井 最 大 垂 深 为 470m。当时留设斜井保护煤柱水平宽度 S 1 为 60m。 - 250m 主、副暗斜井两侧共布置工作面 4 个, 从 1992 年 11 月至 2001 年 2 月开采完毕, 巷道未出现 损坏。 依 据 ( 2 ) 式 反 算 得 煤 的 强 度 系 数 f 为 0 953。 4 - 420m 水平回风巷留设斜井保护煤柱 - 420m 水平回风巷是连接二水平与三水平的 主要回风 巷道 , 回风 巷上水 平标 高为 - 298 9m, 下水 平标高 为 - 414 0 m, 地 面标高 在 + 187 ~ + 214m, 回风巷最大 垂深为 607m。 - 420m 水 平回 风巷南 侧为 - 400m 轨道 下山 ( 布置 在煤层 中 ), - 400m 轨道下山为二水平五采区的主要轨道下山, 两者平面相距约 23m。 - 400m 轨道下山北侧布置
州 : 中国矿业大学出版社 , 1991 [ 责任编辑 : 王兴库 ]
4 结束语 通过对综放工作面放顶煤技术的分析和研究, 可以有效地采取针对性措施 , 进而提高综放工作面 的顶煤回收率 , 提高工作面的总体经济效益 , 提高 掘进巷道的利 用率, 减缓矿 井采掘衔接的 紧张局 面, 避免造成资源浪费。
[ 参考文献 ]
[ 1] 国家煤炭工业局 . 建筑物、水 体、铁路 及主要 井巷煤 柱留设 与压煤开采规程 [ M ] 业大学出版社 , 1990 [ 3] 中国统配煤矿总公司生产局组织修 订 北京 : 煤炭工业出版社 , 1990 [ 4] 叙永圻 采矿学 [ M ] 徐州 : 中国矿业大学出版社 , 2006 矿 山 开采 沉陷 学 [ M ] 徐 [ 5] 何国清 , 杨 伦 , 凌 赓娣 , 等 煤矿测量手册 [ M ] 北京 : 煤炭工业出版社 , 2000 徐州 : 中国矿 [ 2] 张国良 , 朱家钰 , 顾和和 矿山测量学 [ M ]
Influen ce of C oal Strength Coefficien t on W idth of P rotective C oal P illar
1 矿井概述 鹤壁煤电公司九矿位于鹤壁矿区北部 , 太行山 复背斜东麓。井田南北走向长 2 9 ~ 4 6km, 东西 2 倾向宽 2 6 ~ 3 6km, 面积 9 96km 。矿 井始建于 1958年 , 1966 年正式生产 , 矿井为斜井 ~ 暗斜井 多水平上、下山开采。矿井原设计能力为 300kt/ a, 经过几次改扩建 , 逐步向 900kt / a 迈进。矿井现开 采煤层为二迭系山西组二 1 煤层 , 位于二迭系山西 组下部 , 该煤层赋存稳定 , 厚一般在 8m 左右 , 为 黑色粉粒状煤层 , 硬度小, 易 破碎, 具 条带状结 构。二 1 煤层结构简单 , 顶底板条件中等。直接顶 板以泥岩为主, 其次为砂质泥岩, 局部可见细粒砂 岩 , 局部具泥岩或炭质泥岩伪顶, 采后易冒落 ; 基 本顶为细 ~ 中粒砂岩。直接底以泥岩为主 , 砂质泥 岩呈零星分布, 局部为细粒砂岩; 老底为 S9 砂岩。 2 斜井保护煤柱宽度计算原理 由于矿井开采时间长 , 生产水平多, 多为斜井 及暗斜井上、下山开采, 留设井巷保护煤柱也相应 较多。一般条件下, 斜井上山与煤层底板间法线距 离为 10 ~ 20m 比 较合适。根据 建 筑物、水体、 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 第 83 条第一款规定, 煤层中的斜井保护煤柱宽度按下式 计算或按实测资料取煤层中固定支承力带的宽度设 计 (一般为 20~ 80m )。 煤层中的斜井保护煤柱宽度 S 计算公式为: S = 2S 1 + 2a S1 = H ( 2 5+ 0 6 M) f ( 1) ( 2) 护斜井或巷道宽度的一半 , m; H 为斜井或巷道的 最大垂深 , m; M 为煤厚 , m; f 为煤的强度系数。 f= 0 1 10R c ( 3) 式中 , R c 为煤的单向抗压强度 , M Pa 。 由 ! 式可以看出, 煤的强度系数的大小决定了 保护煤柱水平宽度的大小, 二者成反比关系。由 ∀ 式可以看出, 煤的强度系数的大小取决于煤的单向 抗压强度的大小, 二者成正比关系。由实践经验得 知, 煤的单向抗压强度取值范围一般为 6~ 50 MP a , 那么煤的强度系数 f = 0 1 3 10R c = 0 775~ 2 236 。
[摘
要]
根据实际生产中斜井保护煤柱宽度的留 设效果 , 结合 保护煤柱宽 度计算原理 推算出 保护煤柱 ; 宽度 ; 强度系数 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 1006 6225 ( 2009) 01 0046 02
矿井煤的强度系数 , 并对强度系数的 影响做了阐述 , 最后提出了问题和建议 。 [ 关键词 ] [ 中图分类号 ] TD822 3