南梁煤矿长壁间隔式开采方法开采段合理长度及煤柱参数研究

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榆神、神府矿区近二十年的开采实践表明,地表厚风积沙松散层、薄基岩、浅埋煤层开采矿山压力显现强烈,上覆岩层将会沿工作面发生切落,地表出现台阶下沉,为了确保安全开采,中小矿井均采用房柱式开采方法,这不仅需要留设大量煤柱,而且形成了悬露数万甚至数十万平方米的采空区,当煤柱逐渐失去支撑能力后,顶板会发生瞬时大面积冒落,形成强烈震动与飓风,对矿井危害严重。南梁煤矿20105工作面是长壁间隔式开采方法的首个试验面,根据工作面2种不同推进长度的矿压观测,总结了土基型浅埋煤层条件下开采矿压显现及覆岩移动规律,以及上覆岩层出现贯通裂隙的规律。试验工作面矿压观测表明开采段长度50 m是安全的,而开采段长度超过50 m存在潜在的危险,特别是工作面裂隙与地表贯通出现覆岩全厚度切落危害极大,20105工作面试验就出现了这种灾变。间隔开采参数设计要坚决避免这种灾变出现。针对南梁煤矿长壁间隔式开采方法,引入临时煤柱和隔离煤柱概念,提出采用临时煤柱和隔离煤柱两种不同布置方式,以避免大面积垮落灾害。本文通过对间隔式开采方法煤柱应力的实际监测,验证了之前研究的隔离煤柱、临时煤柱上应力分布结论的可靠性,证明15m隔离煤柱是合理的。探测表明南梁煤矿长壁间隔式开采方法地面已经塌陷,已实现了顶板小面积无灾害垮落。通过对长壁间隔式开采方法与刀柱式开采方法进行了比较,分析了间隔式开采方法在中小型煤矿应用的优越性。以监测工作面地质条件为原型应用FLAC3D程序对临时煤柱和隔离煤柱进行了数值模拟,理论分析和数值模拟表明采用宽度5m的临时煤柱和宽度15m的隔离煤柱布置方案能实现顶板小面积无灾害垮落,从而预防中小煤矿经常出现的顶板大面积垮落灾害,这与其它研究手段得出的结论相吻合。
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