采矿与安全工程学报 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (6): 1151-1160.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0251

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芦子沟矿厚煤层沿空掘巷窄煤柱宽度优化及应用

孙利辉, 丁斌, 李旺军, 陈振, 商德勇, 张永健, 宋家乐   

  1. 1. 河北工程大学矿业与测绘工程学院,河北邯郸056038; 2. 河北省煤炭资源综合开发与利用协同创新中心,河北邯郸056038; 3. 山西怀仁中能芦子沟煤业有限责任公司,山西怀仁038300; 4. 中国煤炭工业协会,北京100028;5. 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院,北京100083
  • 出版日期:2023-11-15 发布日期:2023-11-20
  • 通讯作者: 丁斌,E-mail: bind2325@163.com Tel: 18135842507
  • 作者简介:孙利辉(1978— ),男,辽宁省清原县人,博士,教授,从事深部巷道支护、矿山压力及岩层控制方面的研究。
  • 基金资助:
    河北省重点研发计划项目(19275508D);国家自然科学基金项目(51874113,52074100);矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室开放基金项目(KF2018-07)

Width optimization and application of narrow coal pillar in gob-side entry driven in thick coal seam in Luzigou Mine#br#

  • Online:2023-11-15 Published:2023-11-20

摘要: 护巷煤柱宽度是沿空掘巷技术成功与否的关键。以芦子沟矿8103工作面沿空掘巷工程为背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,研究沿空掘巷内外应力场传递演化规律,确定沿空掘巷内应力场分布范围,对比分析不同宽度护巷煤柱下巷道围岩的形变特征,得到最优护巷煤柱宽度为8 m。结果表明:内外应力场呈“双驼峰”状分布,内应力场范围为12.2~13.8 m,巷道布置在内应力场范围内不会引起支承压力的明显变化,能够保持巷道相对稳定;煤柱宽度由3 m增加至35 m时,煤柱内垂直应力增长率出现先增大后减小的趋势;煤柱宽度为3~8 m时,煤柱内垂直应力分布近似为“单驼峰”,煤柱宽度为10~35 m时,煤柱内垂直应力分布近似为“双驼峰”。随着煤柱宽度的增大,煤柱内部弹性核区不断增加,煤柱塑性区形状由“贯穿”状向“H”形过渡,直至发展为“X”形;煤柱内部破坏方式由“拉、剪复合破坏”向“剪切破坏为主”发展,最终破坏形式为“全剪破坏”。现场试验表明:宽度为8 m的护巷煤柱可以有效地控制巷道围岩变形量,能够维持巷道整体稳定;与原护巷煤柱相比,煤炭损失率降低了77.15%,提高了煤炭资源采出率。

关键词: 沿空掘巷, 窄煤柱, 内外应力场, 数值模拟, 围岩变形

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