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due to the concentrated stress of the coal pillar,and the larger the distance between any point of the floor and the center line of the coal pillar,the smaller the deflection angle of the maximum principal stress.With the increase of the distance between roadway and coal pillar edge,the plastic zone of roadway surrounding rock changes from inclined "X"type distribution to inclined"8"type distribution,then to inclined "O"type distribution,and finally to elliptic distribution.When the distance from coal pillar is close,the roadway often shows asymmetric failure,and the support should also take the form of asymmetric support KEY WORDS:mining engineering;close distance coal seam;coal pillar setting;surrounding rock control;asymmetric failure 近距离煤层在我国煤炭赋存中较为普遍,在我国大部分矿区中,都存在近距离煤层开采,在这其中, 煤柱合理留设与回采巷道围岩控制技术一直是诸多学者研究的热点问题,针对近距离煤层开采提出合理的 煤柱留设宽度并探索适用的巷道围岩控制技术,对减少煤炭资源浪费,保证煤矿的安全生产具有重要的现 实意义。 针对近距离煤层开采问题,已有不少学者开展了丰富的研究。于洋等人以北略煤茯工程地质条件为背 景,通过数值计算研究了极近距离上位煤层采空区下底板应力分布规律及下位煤层巷道变形破坏特征,确 定了巷道顶板控制原则叫:郝登云等人以孙家沟煤矿特厚煤层放顶煤工作面回风巷为工程背景,采用现场 实测、理论分析及数值模拟等研究方法,探讨了回采巷道失稳机理及主要影响函素:曹树刚等人利用有 限差分法对某煤矿“三软”薄煤层群回采巷道进行了数值模拟研究,认为该类间采巷道的围岩控制应具有 “定荷载”控制特征1;郑百生等人发现近距离孤岛工作面楼上楼巷道围卷不易稳定的特征,提出了空间 斜拉锚索的支护方案;彭高友等人通过理论分析方法得到煤层群底板破坏范围与围岩变形速度计算公式, 揭示了深部近距离煤层的采动力学特征:王龙飞等人以平煤四矿工作面机巷为工程背景,研究分析了上 煤层底板应力分布规律,并采用LACD模拟了不同层间距、不同内错距离情况下巷道围岩变形情况,并最 终提出分区支护、分源控制原则:方新秋等人对下煤层采巷道受上煤层遗留煤柱、本煤层动压影响的工 程问题进行了深入研究,探讨了巷道失稳机制,最终提孓煤柱合理留设宽度m:鲁岩等人根据刘东矿近 距离煤层的地质赋存条件,采用数值模拟优化近鲤离煤层同采巷道的间距:马振乾等人以芦岭煤矿为 工程背景,对近距离重复采动下煤层底板应力演化进养了深入分析,并得到了底板巷道围岩应力、位移分 布特征例,等等。 前人在近距离煤层巷道围岩变形特征、控制技术方面的研究对工程现场具有较好的指导作用,但目前 针对近距离煤层开采煤柱合理留设、不同阶段煤柱破坏演化规律、煤柱底板破坏的研究还是较为少见,可 借鉴的资料较少,该方向尚需进行更为深入的系统研究,因此,本文以山西焦煤回坡底煤矿为工程背景, 通过理论分析、数值模拟、工程实践等方法对不同煤柱宽度条件下,在不同阶段时期煤柱破坏情况、影响因 素以及底板破坏特征进行系统分析 最终确定合理的煤柱留设宽度,并对近距离回采巷道围岩控制技术进 行深入探讨。 1工程背景 回坡底煤矿列采煤层主要为10号煤层与11号煤层。10号煤层平均厚度为2.6m,其顶板主要为泥岩, 平均厚度2.4m,底板为粉砂岩,平均厚度为2.6m。11号煤层平均厚度3.2m,顶底板均为平均厚度为3.8m 的泥岩。10号煤层与11号煤层平均间距6.6m,属于近距离煤层范围,该矿首先进行10号煤层的开采,开 挖布置10-102工作面运输巷与回风巷,10-102工作面巷道布置完成后便进行工作面回采,与此同时,该 矿开始布置下一区段10-103工作面回采巷道,为该工作面回采进行准备,10-102工作面回风巷与10-103 工作面运输巷之间留设平均宽度25m的区段煤柱,10-102工作面在未回采结束时,10-103工作面回采巷 道已布置完成。10-102工作面回采结束以后,该矿在其底板下方11#煤层布置102工作面回采巷道,该工 作面采用内错式布置,内错距离为10m,同时进行10-103工作面的回采,该工作面回采结束后,该矿立 即进行11-103工作面的回采,并拟在10-103工作面下方布置11-103工作面回采巷道。图1即为巷道开挖、 工作面回采与煤柱演化过程图。 本文以该矿工程地质条件为背景,研究该矿10号煤所留煤柱在不同留设宽度以及不同阶段时期煤柱due to the concentrated stress of the coal pillar, and the larger the distance between any point of the floor and the center line of the coal pillar, the smaller the deflection angle of the maximum principal stress. With the increase of the distance between roadway and coal pillar edge, the plastic zone of roadway surrounding rock changes from inclined "X" type distribution to inclined "8" type distribution, then to inclined "O" type distribution, and finally to elliptic distribution. When the distance from coal pillar is close, the roadway often shows asymmetric failure, and the support should also take the form of asymmetric support. KEY WORDS: mining engineering; close distance coal seam; coal pillar setting; surrounding rock control; asymmetric failure 近距离煤层在我国煤炭赋存中较为普遍,在我国大部分矿区中,都存在近距离煤层开采,在这其中, 煤柱合理留设与回采巷道围岩控制技术一直是诸多学者研究的热点问题,针对近距离煤层开采提出合理的 煤柱留设宽度并探索适用的巷道围岩控制技术,对减少煤炭资源浪费,保证煤矿的安全生产具有重要的现 实意义。 针对近距离煤层开采问题,已有不少学者开展了丰富的研究。于洋等人以北峪煤矿工程地质条件为背 景,通过数值计算研究了极近距离上位煤层采空区下底板应力分布规律及下位煤层巷道变形破坏特征,确 定了巷道顶板控制原则[1];郝登云等人以孙家沟煤矿特厚煤层放顶煤工作面回风巷为工程背景,采用现场 实测、理论分析及数值模拟等研究方法,探讨了回采巷道失稳机理及主要影响因素[2];曹树刚等人利用有 限差分法对某煤矿“三软”薄煤层群回采巷道进行了数值模拟研究,认为该类回采巷道的围岩控制应具有 “定荷载”控制特征[3];郑百生等人发现近距离孤岛工作面楼上楼巷道围岩不易稳定的特征,提出了空间 斜拉锚索的支护方案[4];彭高友等人通过理论分析方法得到煤层群底板破坏范围与围岩变形速度计算公式, 揭示了深部近距离煤层的采动力学特征[5];王龙飞等人以平煤四矿工作面机巷为工程背景,研究分析了上 煤层底板应力分布规律,并采用 FLAC3D模拟了不同层间距、不同内错距离情况下巷道围岩变形情况,并最 终提出分区支护、分源控制原则[6];方新秋等人对下煤层回采巷道受上煤层遗留煤柱、本煤层动压影响的工 程问题进行了深入研究,探讨了巷道失稳机制,最终提出了煤柱合理留设宽度[7];鲁岩等人根据刘东矿近 距离煤层的地质赋存条件,采用数值模拟优化了近距离煤层同采巷道的间距[8];马振乾等人以芦岭煤矿为 工程背景,对近距离重复采动下煤层底板应力演化进行了深入分析,并得到了底板巷道围岩应力、位移分 布特征[9],等等。 前人在近距离煤层巷道围岩变形特征、控制技术方面的研究对工程现场具有较好的指导作用,但目前 针对近距离煤层开采煤柱合理留设、不同阶段煤柱破坏演化规律、煤柱底板破坏的研究还是较为少见,可 借鉴的资料较少,该方向尚需进行更为深入的系统研究,因此,本文以山西焦煤回坡底煤矿为工程背景, 通过理论分析、数值模拟、工程实践等方法对不同煤柱宽度条件下,在不同阶段时期煤柱破坏情况、影响因 素以及底板破坏特征进行系统分析,最终确定合理的煤柱留设宽度,并对近距离回采巷道围岩控制技术进 行深入探讨。 1 工程背景 回坡底煤矿可采煤层主要为 10 号煤层与 11 号煤层。10 号煤层平均厚度为 2.6m,其顶板主要为泥岩, 平均厚度 2.4m,底板为粉砂岩,平均厚度为 2.6m。11 号煤层平均厚度 3.2m,顶底板均为平均厚度为 3.8m 的泥岩。10 号煤层与 11 号煤层平均间距 6.6m,属于近距离煤层范围,该矿首先进行 10 号煤层的开采,开 挖布置 10-102 工作面运输巷与回风巷,10-102 工作面巷道布置完成后便进行工作面回采,与此同时,该 矿开始布置下一区段 10-103 工作面回采巷道,为该工作面回采进行准备,10-102 工作面回风巷与 10-103 工作面运输巷之间留设平均宽度 25m 的区段煤柱,10-102 工作面在未回采结束时,10-103 工作面回采巷 道已布置完成。10-102 工作面回采结束以后,该矿在其底板下方 11#煤层布置 102 工作面回采巷道,该工 作面采用内错式布置,内错距离为 10m,同时进行 10-103 工作面的回采,该工作面回采结束后,该矿立 即进行 11-103 工作面的回采,并拟在 10-103 工作面下方布置 11-103 工作面回采巷道。图 1 即为巷道开挖、 工作面回采与煤柱演化过程图。 本文以该矿工程地质条件为背景,研究该矿 10 号煤所留煤柱在不同留设宽度以及不同阶段时期煤柱 录用稿件,非最终出版稿
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