采矿与安全工程学报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (2): 232-241.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0348

• 论文 • 上一篇    下一篇

倾斜特厚煤层区段煤柱尺寸及分区围岩控制研究

张博,郝兵元,任兴云   

  1. 1. 太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;2. 太原理工大学安全与应急管理工程学院,山西太原030024
  • 出版日期:2024-03-15 发布日期:2024-03-18
  • 通讯作者: 郝兵元, E-mail: tyuthaoby@126.com Tel: 15835109200
  • 作者简介:张博(1997— ),男,山西省运城市人,硕士研究生,从事矿山压力与巷道围岩控制方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(U1810104);山西省自然科学基金项目(201901D111047)

Investigating coal pillar size in district sublevel and regional surrounding rock controlling in inclined extra-thick coal seam

  • Online:2024-03-15 Published:2024-03-18

摘要: 为确定倾斜特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱的合理尺寸,以孟家窑煤矿11503综放工作面沿空掘巷为工程背景,基于倾斜煤层基本顶破断之后的岩层结构,建立倾斜煤层工作面“大、小结构”力学模型,推导出适合小结构布置区域的低应力场范围表达式,并通过“尖点突变”理论分析区段煤柱发生失稳突变的充要条件。采用FLAC3D模拟不同尺寸煤柱的受力及围岩变形规律。研究表明:受到煤层倾角和基本顶关键块回转挤压的影响,煤柱内部破坏形式主要为剪切破坏,破坏区域主要集中在其上部偏向采空区位置;随着煤柱宽度的增大,在沿空掘巷小范围内上覆岩层压力由实体煤承担逐渐转向由煤柱承担;结合应力场、位移场和塑性区变化情况,最终确定煤柱的合理尺寸为15 m。通过分析不同采掘阶段沿空巷道围岩应力分布和演化特征,提出适合不同阶段的围岩控制方案。结合现场工程实践表明,15 m煤柱宽度及围岩控制方案能够满足巷道稳定性要求。

关键词: 区段煤柱尺寸, 突变理论, 特厚煤层, 分区围岩控制

中图分类号: