大南湖一矿三软条件综放面区段煤柱尺寸研究

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三软条件下的煤层安全开采依然是重要的研究内容,留设合理尺寸的区段煤柱是保持巷道稳定的关键。目前对于区段煤柱合理尺寸的研究已经比较成熟,但是对于三软条件区段煤柱的合理尺寸研究相对较少。本文以大南湖一矿三软条件为依托,针对此矿留设区段煤柱宽度为18m造成的巷道围岩失稳这一问题,通过现场探测、实验室试验、理论分析和数值模拟等方法对其区段煤柱尺寸进行优化。  对大南湖一矿进行全方位的现场调研,重点对1303工作面回风巷道围岩失稳进行分析,认为煤柱尺寸过小是造成巷道围岩失稳的主要原因。从现场采取煤岩样,做物理力学试验,得到直接顶、直接底和煤层的物理力学参数。对煤柱进行简化、假设,建立力学模型,依据库仑准则推算煤柱的极限强度,运用岩体的极限平衡理论,从煤柱的极限强度的角度推算煤柱屈服区宽度公式,根据现场条件,合理选择影响因素参数,将现场探测数据和煤岩体物理力学参数代入公式,得到煤柱合理尺寸理论值为26.12m。采用FLAC3D数值模拟方法,以1303工作面地质资料为依据,建立数值模型,按煤柱宽度、开采阶段和监测指标三个方面设计模型方案,综合分析不同宽度煤柱对巷道稳定性的影响,得出煤柱宽度为25m~30m最合理,煤柱受本区段工作面开采扰动影响最大。根据研究结果,留设1305回风平巷的区段煤柱宽度为30m。采用多种手段对大南湖一矿区段煤柱宽度为18m的1303回风巷道进行围岩稳定性探测,得知其破碎区范围为1.5m,松动圈范围为2.5m,巷道最大变形量36cm,整理矿方提供资料得知巷道实体煤侧沿倾向最大支承压力为12MPa。对区段煤柱宽度为30m的1305回风巷道围岩稳定性探测得知,围岩基本无破碎,松动圈范围1.5m,巷道最大变形量10cm,巷道围岩稳定。通过比较可知,区段煤柱宽度增加取得安全高效开采的良好效果。  本论文研究成果对大南湖一矿高效安全生产有重要指导意义,对于类似地质条件的煤矿有一定的借鉴意义。
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