回采巷道煤柱合理尺寸的研究
软煤层大采高工作面顺槽煤柱尺寸留设的研究
砂质泥岩
３ 号煤层
Ｉ 顺 糟 脓楷 舰 稽 Ｉ
２． ２７
１． ０３ １． ０ ９
较软弱
软弱 软弱
煤 砂质泥岩
图 １ ３０ ３ ５工作面顺槽煤柱 留设方式示意图
工作面底板
１ 工作 面概 况
３０ 工作面开采二叠系下统 山西 ３ ３５ 号煤 ， 工作 面地面平均标高 １ １ 煤层平均埋深 ５０ 。煤 ２ ０ ｍ， ０ ｍ 层 以亮 煤为主 ， 夹带状镜煤 ， 整体表现疏松 、 质软 ，
作者简介 ： 姚少 武（ ９ ３ ） ， １８ 一 男 山西太原人 ， 大专 ， 助理工程师 ， 从事煤 矿设计及咨询工作 。
３６
第３１ 第１ 期 卷 ０ ２ 年１ ０１ １ ０月
山西煤炭 ＳＨ ＸＩ ＡＮ ＣＯＡ Ｌ
ＶＯＩ３１ ． ＮＯ ．１ Ｏ Ｏｃｔ ２０１１
算、 现场 实测和数值模 拟分析相结合的方法来确定软煤层大采高工作 面回采巷道 的煤柱尺寸 ， 并根据晋煤集 团赵庄矿 ３０ ３ ５软煤层 大采高工作 面生产实际， 依照理论计算法求 出煤柱 留设尺寸， 然后 对巷道 开挖前后不 同煤柱尺寸 下的 围岩
应力、 变形进 行 了数 值模 拟 研 究 。 后 ， 合 现场 实测 数据 得 出 了巷 道 围岩 变 形 、 最 结 煤柱 受力 与 煤柱 尺 寸 之 间 的关 系 ， 定 确
度及规范性不强嘲 。根据现场打钻取芯和实验室煤 岩体物理力学参数试验结果 ，对 ３０ ３５工作面围岩 物理力学参数分析评价如表 １ 所示。
表 １ ３０ ３ ５工作面围岩物理力学参数分析
围岩名称
工 作 面顶 板
率， 如何兼顾资源 回收与巷道稳定是确定合理煤柱 尺寸 留设 的重要 问题 。为确保巷道稳定及资源 回
212-长壁综采工作面巷道煤柱合理尺寸的确定
总承载能力 / (kN· m-1)
1023000 1105000 1190000 1255000 1320000 1385000
安全系数
1.05 1.13 1.22 1.30 1.36 1.42
表 3、 表 4所示结果表明 , 煤柱单轴抗压强度 介于 15 ～ 20MPa时 , 煤柱宽度应确定为 35m。
[ 2] 杨双锁 , 钱鸣高 , 康立 勋 , 等 .巷道围 岩控制 中的波 动性平 衡理论 [ J] .太原理工大学学报 , 2001, 32 (4).339 -343.
砂质泥岩 粉砂岩
砂质泥岩 3 号煤 泥岩 3 号煤 泥岩 粉砂岩
砂质泥岩 细砂岩
砂质泥岩
埋藏深度 /m 岩层厚度 /m
452.05
1.40
455.00
2.95
455.55
0.55
457.70
2.15
461.30
3.60
462.50
1.20
465.30
2.80
465.65
0.35
467.65
2.00
469.80
2010年第 2期
图 7 推进到 68m时覆岩下沉曲线
由上面的分析可知 , 充填采场覆岩移动是以离 层的形式由下向上逐渐发展 , 并且上位岩层的离层 是在下位岩层离层闭合的基础上产生的 。
5 结论
从充填采场覆岩结构的演化和覆岩移动规律可 知 , 充填采场覆岩结构演化和覆岩移动有别于常规 采场 , 主要体现在以下几个方面 :
DO I :10.13532/j .cnki .cn11 -3677/td.2010.02.028 第 15卷 第 2期 (总第 93期 ) 2010年 4月
大采高工作面合理煤柱尺寸留设研究
大采高工作面合理煤柱尺寸留设研究乔树培\马赛2，王治东3(1.山西晋城煤业集团寺河矿，山西晋城048006; 2.山西晋煤集团技术研究院有限责任公司，山西晋城048006;3.中煤平朔集团有限公司安家岭露天矿，山西朔州036002)摘要：针对寺河矿采掘衔接紧张、采区煤柱损失大的问题，通过数值模拟、煤柱受力分析及煤柱强度测 试，开展了大采高工作面合理煤柱尺寸留设研究，结果表明：煤柱宽为35 m时，巷道围岩变形量小，受压小，为较合理的煤柱尺寸；对煤柱强度进行测试可得，W13012巷和W13013巷之间煤柱煤体强度值 大部分集中在10 ~20 MPa,煤体强度平均为16.05 MPa,煤体中等硬度，煤柱浅部强度值普遍小于深 部强度值；对煤柱受力进行分析，在受超前压力影响期间，距巷道表面较近的煤体逐渐被压裂破坏，而经过煤柱的峰值点后，煤柱在受超前压力期间和滞后压力期间受力基本恒定，煤柱应力只有一个峰值 且峰值位置右侧1m范围内应力均达到自身极大值，说明在此支护强度下此煤柱宽度的4倍宽度是 极限的煤柱宽度。
关键词：合理煤柱尺寸留设；数值模拟；煤柱强度；煤柱受力；大采高工作面中图分类号：TD823.6 文献标志码：A 文章编号：1003 - 0506 (2016 ) 12 - 0073 - 05Research on rational coal-pillar dimension preserving onworking face with large mining heightQiao Shupei1，Ma Sai2,Wang Zhidong3(1. Sihe Mine of Shanxi Jincheng Coal Group ,Jincheng048006 , China；2. Jincheng Anthracite Mining Group Technology Research Institute C o.，L td.，Jincheng048006 , China；3. Anjialing Open-pit Mine of China Coal Pingshuo Group C o.，L td.，Shuozhou036002 , China)A b stract：In view of the mining cohesion tension in Sihe Coal M ine,and mining area coal pillar loss is big,through numerical simulation, the stress analysis of coal pillar and the coal pillar strength test, the authors have studied the rational coal-pillar dimension on large-mining-height face, the results indicate ： when the size of coal pillar is 35 m,the deformation of roadway surrounding rock and pressure are sm all,it is a more reasonable size of coal pillar. It gets that the strength between W13012 and W13013 lane pillars is mostly in 10 〜20 MPa through testing the strength of coal pillar. The average strength is 16. 05 M Pa, coal’s hardness is moderate, and the shallow coal pillar strength value is less than deep intensity value. Analyzing the stress distribution of coal pillar during the period of affected by stress in advance, it shows that, the coal close to the roadway^ surface is gradually destroyed, and after the peak point of coal pillar, the pillar^ pressure is basically constant when it bears advance pressure and lag pressure, the coal pilar7 s stress has only one peak value, and this peak value exist in the range of 1 meter in the right side where it occurs,it was shown that 4 times of coal pillar^ width is the limit width of coal pillar.Keywords：reasonable dimension of coal pillar；numerical simulation；coal pillar^ strength；pressure of coal pillar；large-mining-height face〇引言煤柱尺寸留设是关系到煤矿地下和地面安全、采出率的重要瓶颈[1~。
区段煤柱合理尺寸分析计算
号上煤 ； ９号煤顶、 底板均 为页岩 ～ 砂 质页岩。８号及 ９
号为低灰 中硫煤 ， 为优质动力煤及 民用煤 。西铭煤 系地
层综合柱状如图 １ 所示。 经过实验室测定 ８号煤及顶底板 岩石物理力学参 数如表 １ 所示 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ １—１ ５
作者简介： 付聪 杰（ １ ９ ６ ５ 一 ） 男， 山 西省孝义市 人， 工程师， 毕 业于太
上 ０～ ４ ５ ． ５ ｍ范围内， 约为采高 的 １ ３ ． ３ ８倍左右 ， 覆岩 内 的纵向裂隙和横 向裂隙是相互沟通的。 裂隙带 中的裂隙主要有两种 ： 垂直和斜交于岩层层 面的开 口向上和 向下 的裂 隙和平行 于岩层层面之 间的
本次试验共模拟了一次老顶初次来压和 １ ３老顶
据统计 ， 采用综合机械 化开采时 ， 工作面外 的煤 炭 损失 占采 区总损失的 ６ ２ ％， 而仅 区段煤柱的损失量就 占 到３ ５ ． ２ ％， 而且随区段煤柱宽度的增大而增加。回采巷 道护巷煤柱的稳定性决定着巷 道的维 护状况 ， 巷道支护 状况直接 影响 着 回采 工作面 的正常 生产 和安全 管理。 因此 ， 研究综合机械化开采回采巷道护巷煤柱稳定性和 护巷煤柱宽度尺寸 的确定方法 ， 使煤柱 的留设有利于巷 道的维护 ， 对提高综合机械化 开采 的采 区回采率和采面 的安全生产非常重要。 ８ 号煤层是西铭煤矿的主采煤层之一 ， 区段护巷煤 柱的留设一直沿用经验 数据 ， 缺乏科学的依 据。在保障 安全的前提下 ， 从 最大 限度地提 高煤炭 资源 回采 率 出 发， 确定其区段煤柱安全 、 经济合理宽度 ， 最大 限度地开 采煤炭资源 ， 对 ８号煤层的开采有重要的现实意义 。
离层裂 隙。由于裂隙带的高度较大 ， 在裂隙带的下部岩
护巷煤柱宽度与回采巷道支护的数值模拟研究
作者简 介 ： 蓥 （９ ２ ） 男， 陈 １８ ～ ， 辽宁阜新人 ， 读博士研 在
究 生 ， 要从 事 矿 山压 力 及 其 控 制 、 质 动 力 区 划 的 研 究 工 主 地
作 。Ｅ—ｍ ｉ ｃｚ０ ｏ ． ｏ （ 。 ｌ ３ １
行 了全 面分 析研 究 。
图 １ 煤 柱 稳 定 状 态 示 意 图
／ 、
１ 煤 柱 稳 定 性 理 论 分 析
区段 煤 柱 受 回采 巷道 及 邻 近采 空 区的 影 响 ， 煤
ｒ
１
＼ ／／ ／ ／ ／ ／ ／Ａ ／
柱 边缘 处 的煤 体 会 受 到 不 同程 度 的破 坏 ， 回采 空 间
煤 柱 护 巷 有 窄 煤 柱 护 巷 和 宽 煤 柱 护 巷 两 种 方 法 。 窄煤柱 护 巷理 论 依 据 是 ¨ 在 采 空 区边 缘 煤 体 ，
及 回采 巷 道 稳定 的前 提 下 ， 大程 度 地 提 高 煤 炭 采 最
出率 。
存 在应 力 降低 区 ， 巷道 布置 在 低应 力 区 ， 将 支护 载 荷 较 小 ， 道 易 于 维 护 。宽 煤 柱 护 巷 强 调 煤 柱 的稳 定 巷
摘
要 ： 于铁 法晓 明矿 Ｎ ７ ９综采 工 作 面煤 层 赋 存 条件 ， 用 Ｆ Ａ 数 值模 拟分 析 了区段 护 巷 基 ０ 采 ＬＣ
煤 柱 宽度 为 ３ ５ ８ １ ，５ １ ，Ｏ ２ 条件 下煤柱 支 承压 力 分布 情况和 巷道 围岩 变形 破 坏特 点 ， 定 工 ， ， ，２ ｌ ，７ ２ ，５ｍ 确
门克庆矿综采工作面区段煤柱合理尺寸研究
χ0 =
ln
(2-7)
28
门克庆矿综采工作面区段煤柱合理尺寸研究
式中： K 为应力集中系数， 取值 4.0； P1 为支架对煤帮的阻力， 取值 0.1 MPa； m 为采高， 取值 4.5 m； C 为煤体的粘聚力，取值 3.4 MPa；φ 为煤体的内摩擦角 34˚；f 为煤层与顶底板接触面的摩擦系数，
f = tan ϕ 4 ；ξ 为三轴应力系数， ξ = (1 + sin ϕ ) (1 − sin ϕ ) 。
2. 工程背景
门克庆井田属高原沙漠地貌特征，地表全部被第四系风积沙所覆盖，多为新月形或波状沙丘，没有 基岩出露。井田内植被稀疏，为半荒漠地区。井田内没有常年地表径流，雨水多通过风积沙渗入地下。 门克庆井田隶属于鄂尔多斯煤田，其构造形态总体为一向西倾斜的单斜构造，倾向 270˚左右，地层倾角 1˚~3˚。井田含煤地层为侏罗系中统延安组(J2y)，其沉积基底为三叠系上统延长组(T3y)。井田内含煤 9~24 层，一般含煤 16 层。层位相对稳定、可对比的可采煤层有 9 层，即 2-1、2-2 中、3-1、4-1、4-2 中、5-1、 5-2、 6-2 上、 6-2 中煤层。 从各可采煤层底板等高线上看， 等高线形态在浅部(井田的东部)有一定的变化， 但变化不大，沿煤层走向方向大致呈“S”形，但起伏角很小。在井田东部发育的次一级的波状起伏，其 波峰、波谷宽缓。井田内未发现断层和陷落柱构造，亦无岩浆岩侵入，井田构造属于简单类型。其中 3-1 煤层为首采煤层，煤层埋深 720 m，工作面长度 260 m，推进长度 5000 m。3#煤层结构简单，一般不含 夹矸，局部含 1~2 层夹矸。层位稳定，厚度在井田内变化不大。3-1 煤二盘区煤层可采厚度为 4.4~5.5 m， 平均 4.57 m。煤层倾角 0˚~3˚；顶板岩性以中粒砂岩为主，其次为砂质泥岩、粉 + D ) × H − 0.25 D 2 cot δ 0.778 + 0.222 ≤ RC B h
回采巷道煤柱稳定性影响研究
日 ≥ ｏ ＋ ２ ＋ Ｒ ＝ ｌ ｎ Ｉ — — ｌ ＋ ２ ＋ ｔ ａ ｎ ｏ ｌ
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ３ 一 ｌ ｌ
『 Ｉ ｊ ｝ １ ， Ｈ ＋
］
作者简 介 ： 董旭东（ １ ９ ８ ４ 一 ） ， 男， 山西忻州人 ， 大学本科 ， 助理工程师 ， 从事矿山压力及支护方面的工作 。
２ 煤柱宽度数值模拟
１ ） 模型 建立 ： 根据 ８ １ ０ ６工作 面及其邻 近 面的基本 情 况 ，利 用 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ ∞数值模拟软件对 不 同宽度 的煤柱进
行模 拟 ，得 出不 同宽度煤柱 （ ２ ５ ｉ ｎ 、 ３ ０ ｎ ｌ 、 ３ ５ ｎ ｌ 、 ４ ０ ｉ ｎ 、 ４ ５ Ｉ ｎ 、 ５ ０ Ｉ ｎ 、 ５ ５ ｉ ｎ 、 ６ ０ ｉ ｎ ） 的塑性 区 、 应力 、 位 移分 布 ， 确 定能
第３ ３ 卷 第７ 期
２ ０１ ３ 年７ 月
ＶＯＩ ． ３３ ＮＯ． ７
山 西 煤 炭 ＳＨＡＮ ＸＩ ＭＥＩ Ｔ ＡＮ
Ｊ ｕ ｌ ２ ０ １ ３
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ０ ５ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — ０ ０ ５ １ — ０ ３
回采巷道煤柱稳定性影响研究
２ ～３， Ｔ Ｈ ＝１ ３． ８ ＭＰ ａ， ＝ ０， Ｍ＝１ ５ ． ３ １ Ｔ Ｉ ， Ｃｏ ＝２ ． ０ ５ ＭＰａ，
０ ＝ ５ ５ 。带 入上 式 ，得 某 矿煤柱 稳 定状 态 的宽度 Ｂ≥
（ ３ ０ ． １ ～ ３ ２ ． ９ ） Ｉ Ｔ Ｉ 。
１ 煤柱宽度尺 寸计算
１ ） 工 程概况 ： 某 矿现开采煤 层为石 炭二 叠系煤层 、 结构 复杂 ， 含４ — １ Ｏ层夹石 ， 岩性一般 为炭质 泥岩 、 高 岭
煤炭资源开采区段煤柱尺寸数值模拟研究
煤炭资源开采区段煤柱尺寸数值模拟研究
随着我国煤炭资源开采的不断深入，地下矿井深度不断加深，煤柱尺寸变化越来越复杂，因此如何准确预测煤柱尺寸，保证煤炭资源开采的安全高效进行已成为当前煤炭开采
的难点问题。
本文通过数值模拟的方法，对不同的煤柱尺寸下采煤序列进行模拟，并进行
煤柱高度、宽度、长度等参数的计算和分析，为煤炭开采的科学规划提供参考。
本文采用煤柱尺寸数值模拟研究的方法，即首先利用模拟软件模拟不同煤柱尺寸下的
采煤过程。
其中，我们将样本矿井进行了简化，并假设矿井地质结构、煤层倾角等参数均
相同，仅仅改变了煤柱的初始尺寸，以便更好的说明煤柱尺寸对下采煤序列、煤柱高度、
宽度、长度等参数的影响。
在数值模拟中，我们分别设置了3种煤柱尺寸，分别是10m、15m、20m，采煤序列分
别按照上中下分层依次采出，分别记为1、2、3层。
在每层煤柱的基础上，设置了不同的
采煤累进率，分别为30%、40%、50%。
在模拟时，我们按照设定好的采煤顺序和累进率，
模拟了不同煤柱尺寸下的采煤过程，并记录下每个采煤参数的数值。
模拟结果表明，煤柱尺寸对下采煤序列、采煤参数等具有较大影响。
当煤柱尺寸为
10m时，采煤高度多为2~3m，采煤宽度多为2m左右，采煤长度多为30~40m；当煤柱尺寸
为15m时，采煤高度多为3~4m，采煤宽度多为3m左右，采煤长度多为45~60m；而当煤柱
尺寸为20m时，采煤高度多为4~5m，采煤宽度多为4m左右，采煤长度多为60~80m。
另外，不同采煤序列和累进率下，煤柱高度、宽度、长度等参数也有所不同。
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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
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山西煤炭 ＳＨ ＸＩ ＡＮ Ｃ０Ａ Ｌ
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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