煤矿地下水库煤柱坝体渗流路径与留设宽度

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作者 周志伟 李旭 +3 位作者 许光泉 贺江辉 张海涛 郭强 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第5期80-87,共8页

精准预测煤矿地下水库中高盐水优势渗流路径以及合理选取煤柱坝体留设宽度,对于确保煤矿地下水库的安全稳定运行以及提高煤矿开采效益具有重要的理论与实践意义。以灵新煤矿地下水库煤柱坝体为对象,根据灵新煤矿煤岩层结构及其力学参数... 精准预测煤矿地下水库中高盐水优势渗流路径以及合理选取煤柱坝体留设宽度,对于确保煤矿地下水库的安全稳定运行以及提高煤矿开采效益具有重要的理论与实践意义。以灵新煤矿地下水库煤柱坝体为对象,根据灵新煤矿煤岩层结构及其力学参数,运用FLAC3D数值模拟方法分析灵新煤矿地下水库与六采区L0614工作面之间煤柱坝体合理留设宽度。同时,根据数值模拟得出的煤柱坝体及围岩应力变化特征,结合渗流-应力耦合模型,研究煤柱坝体渗透性在不同方向上的变化规律。结果表明:在L0614工作面开采过程中,煤柱坝体上部优先发生破坏,因此煤柱坝体上部易形成高盐水渗流的优势通道;当L0614工作面长度设计为915 m,煤柱坝体宽度为68 m时,距离切眼前方约110 m煤柱坝体上部破坏程度最剧烈,且上部的塑性破坏区将连通地下水库与工作面,因此确定了煤柱坝体留设宽度应大于68 m;根据渗流-应力耦合模型得到了煤柱坝体附近渗透系数分布,发现煤柱坝体上部和下部垂向渗透性明显增加。研究结果可为构建地下水库安全高效存储高盐水及合理选取煤矿地下水库煤柱坝体留设宽度提供理论基础。 展开更多

关键词 地下水库 煤柱坝体 渗流路径 留设宽度 渗流-应力耦合

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防隔水煤柱合理留设宽度分析 被引量：2

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作者 谷拴成 张炜 +2 位作者 文嘉豪 康恽博 呼嘉龙 《西安科技大学学报》 北大核心 2024年第6期1060-1070,共11页

为确保相邻采空区积水情况下综放工作面的安全开采,以崔家沟煤矿2305工作面与2303采空区间的防隔水煤柱为背景,采用物理力学参数试验分析水对煤体的影响;利用极限平衡理论确定巷道侧塑性区宽度、引入软化模量分析确定积水采空区侧塑性... 为确保相邻采空区积水情况下综放工作面的安全开采,以崔家沟煤矿2305工作面与2303采空区间的防隔水煤柱为背景,采用物理力学参数试验分析水对煤体的影响;利用极限平衡理论确定巷道侧塑性区宽度、引入软化模量分析确定积水采空区侧塑性区宽度、将威尔逊煤柱承载理论与Bieniawski强度公式结合确定弹性核区宽度;通过FLAC^(3D)模拟了煤柱在22~32 m情况下的塑性区与应力分布情况;应用钻孔应力计和钻孔窥视仪监测了巷道侧煤柱的应力及破坏情况。结果表明:水对煤体强度影响较大,黏聚力和内摩擦角降低了14%、抗压强度和抗拉强度降低了20%、弹性模量降低了43%;巷道侧塑性区为2.74 m、积水采空区侧塑性区宽度在5.01~6.60 m、弹性核区宽度在17.10~17.48 m,防隔水煤柱最小留设宽度为26.44 m;当煤柱宽度大于28m时,煤柱两侧塑性区不再出现变化,此时采空区侧塑性区宽度为6.00 m、巷道侧塑性区宽度为2.00 m,现场监测巷道侧煤柱的塑性区宽度为2.4 m,验证了理论分析的合理性。 展开更多

关键词 采空区积水 防隔水煤柱 威尔逊煤柱承载理论 数值模拟 留设宽度

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特厚煤层综放开采区段煤柱合理留设宽度研究

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作者 郭海军 卢恒 《中国煤炭》 北大核心 2024年第S01期231-237,共7页

为提高回采率,保证巷道围岩稳定,合理留出区段的煤柱宽度是工作面开采过程中至关重要的因素。以西北矿区某矿2盘区综放工作面区段煤柱留设为工程背景,通过理论计算得出区段煤柱留设宽度为7.18~7.98 m。通过数值模拟方法研究了工作面开... 为提高回采率,保证巷道围岩稳定,合理留出区段的煤柱宽度是工作面开采过程中至关重要的因素。以西北矿区某矿2盘区综放工作面区段煤柱留设为工程背景,通过理论计算得出区段煤柱留设宽度为7.18~7.98 m。通过数值模拟方法研究了工作面开采过程中不同区段煤柱宽度条件下影响下回采巷道的围岩变形与煤柱的垂直应力分布,研究结果表明,留10 m以上煤柱可有效减小巷道围岩变形,且10 m煤柱既能维持其本身的稳定,又能起到支撑顶底板与保护巷道的作用。在此基础上,通过对相关结果的综合分析,得到了合理的煤柱留设宽度,为类似条件下合理煤柱留设提供了依据。 展开更多

关键词 特厚煤层 综放开采 区段煤柱 留设宽度

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榆家梁煤矿大巷煤柱回收工作面煤柱合理留设宽度研究

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作者 鲁健 《中国煤炭》 北大核心 2024年第S01期253-260,共8页

以榆家梁煤矿43312大巷煤柱回收工作面为例,采用理论分析计算、数值模拟、工程实践等研究方法,对大巷煤柱回收工作面煤柱合理留设宽度进行分析研究。结果表明:通过传统极限平衡理论计算得出大巷煤柱回收工作面煤柱合理留设宽度为5.28~10... 以榆家梁煤矿43312大巷煤柱回收工作面为例,采用理论分析计算、数值模拟、工程实践等研究方法,对大巷煤柱回收工作面煤柱合理留设宽度进行分析研究。结果表明:通过传统极限平衡理论计算得出大巷煤柱回收工作面煤柱合理留设宽度为5.28~10.38 m;煤柱宽度为8~10 m时,煤柱中出现应力集中,表明煤柱结构完整且能够实现有效承载;煤柱宽度为8~10 m时,煤柱承载能力增强,煤柱侧巷道变形量逐渐变大,同时由于应力转移,实体煤侧应力降低,实体煤侧巷帮变形量减小。通过现场工程实践对研究结果进行了验证,确定留设10 m煤柱后工作面矿压在可控范围内,能够确保工作面安全生产。 展开更多

关键词 大巷煤柱回收工作面 煤柱合理留设宽度 理论分析 数值模拟

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中厚煤层区段煤柱留设宽度理论确定 被引量：23

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作者 张国华 张雪峰 +1 位作者 蒲文龙 侯凤才 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2009年第5期521-526,共6页

依据GB50218-94工程岩体质量级别及相应质量定性特征描述,综合考虑顶板完整程度和软硬程度,以及巷道位置、巷道与煤层尺寸等因素,从应用的角度出发将巷道围岩划分成6种组合类型,依据Mohr-Coulomb准则和Kastner方程,确定出了中厚煤层区... 依据GB50218-94工程岩体质量级别及相应质量定性特征描述,综合考虑顶板完整程度和软硬程度,以及巷道位置、巷道与煤层尺寸等因素,从应用的角度出发将巷道围岩划分成6种组合类型,依据Mohr-Coulomb准则和Kastner方程,确定出了中厚煤层区段煤柱留设宽度的理论计算公式,并应用于东保卫煤矿三采区36#煤层回采巷道布置当中,收到了良好的技术与经济效果,该研究对确定区段煤柱合理留设宽度具有参考作用。 展开更多

关键词 中厚煤层 区段煤柱 留设宽度

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大倾角煤层区段煤柱合理留设宽度研究 被引量：8

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作者 侯凤才 《煤炭工程》 北大核心 2012年第3期3-5,共3页

在现有煤柱宽度理论计算公式基础上,针对大倾角煤层围岩应力特点,综合考虑煤层倾角、顶板垮落对采空区充填以及采动对煤体引起的损伤等多方面影响,推导出大倾角煤层区段煤柱合理留设宽度理论计算公式,并应用于胜利煤矿,取得了良好的技... 在现有煤柱宽度理论计算公式基础上,针对大倾角煤层围岩应力特点,综合考虑煤层倾角、顶板垮落对采空区充填以及采动对煤体引起的损伤等多方面影响,推导出大倾角煤层区段煤柱合理留设宽度理论计算公式,并应用于胜利煤矿,取得了良好的技术经济效果,该研究对确定大倾角煤层区段煤柱合理留设宽度具有参考作用。 展开更多

关键词 大倾角煤层 区段煤柱 留设宽度 理论计算

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成庄矿护巷煤柱宽度留设的分析与实践

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作者 徐光亮 《煤矿开采》 2004年第3期67-68,共2页

　护巷煤柱宽度的留设直接关系到矿井安全生产。通过理论计算确定合理煤柱,并在实践中得到验证,合理的煤柱能有效地控制巷道及围岩的变形,减少巷道维修量,给运输及生产安全提供了可靠保证。

关键词 煤柱 留设宽度 巷道变形

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建筑物下采煤保护煤柱宽度留设研究 被引量：11

8

作者 李金贵 《煤炭工程》 北大核心 2014年第4期1-4,共4页

为了保护文明煤矿地表变电所与民宅，在开采设计时需考虑留设合理宽度的保护煤柱，文章根据不同钻孔的地质资料分别对保护煤柱的宽度进行计算，得到需要留设的煤柱尺寸为107～156m，并采用FLAC3D数值模拟软件对煤柱留设宽度分别为110m、... 为了保护文明煤矿地表变电所与民宅，在开采设计时需考虑留设合理宽度的保护煤柱，文章根据不同钻孔的地质资料分别对保护煤柱的宽度进行计算，得到需要留设的煤柱尺寸为107～156m，并采用FLAC3D数值模拟软件对煤柱留设宽度分别为110m、120m、130m、140m、150m情况下采动后的围岩应力分布情况和覆岩破坏规律进行模拟，最终确定煤柱尺寸不小于130m。 展开更多

关键词 建筑物下 保护煤柱 移动角 煤柱宽度留设 覆岩破坏规律

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文家坡煤矿区段煤柱合理留设宽度研究 被引量：3

9

作者 王建辉 武谋达 《煤矿开采》 北大核心 2018年第4期29-32,共4页

根据文家坡矿埋深大、顺序接替的生产条件,对区段煤柱留设尺寸进行了优化研究。通过实测分析工作面回采期间侧向支撑应力分布规律,并结合FLAC3D软件进行数值模拟,认为现行44.5m区段煤柱可以减小至35m,在保证安全生产的前提下提高了煤炭... 根据文家坡矿埋深大、顺序接替的生产条件,对区段煤柱留设尺寸进行了优化研究。通过实测分析工作面回采期间侧向支撑应力分布规律,并结合FLAC3D软件进行数值模拟,认为现行44.5m区段煤柱可以减小至35m,在保证安全生产的前提下提高了煤炭采出率。 展开更多

关键词 区段煤柱 留设宽度 煤柱应力 现场实测 数值模拟 理论分析

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弱导水性断层防水煤柱的留设 被引量：8

10

作者 易伟欣 崔钰婕 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第1期46-52,共7页

为了防止断层底板水突出,需保留合适宽度的断层防水煤柱。以弱导水性F29断层为例,用已有的断层防水煤柱留设的计算方法及原则,计算出F29断层防水煤柱留设宽度。根据公式的来源与断层突水机理,讨论原计算公式的不合理性,认为公式中应加... 为了防止断层底板水突出,需保留合适宽度的断层防水煤柱。以弱导水性F29断层为例,用已有的断层防水煤柱留设的计算方法及原则,计算出F29断层防水煤柱留设宽度。根据公式的来源与断层突水机理,讨论原计算公式的不合理性,认为公式中应加上反映断层导水性的断层破碎带宽度和屈服带宽度,在此基础上推导出新的断层防水煤柱留设宽度,并论证其合理性。 展开更多

关键词 防水煤柱 留设宽度 破碎带宽度 屈服带宽度

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浅埋煤层开采水库周边保护煤柱合理留设研究 被引量：4

11

作者 苗彦平 黄克军 +2 位作者 曹新奇 耿耀强 沈会初 《中国煤炭》 北大核心 2015年第2期58-62,共5页

针对神南矿区张家峁煤矿常家沟水库周边5-2煤层大规模开采现状,在考虑保护煤柱稳定性影响因素的基础上,将保护煤柱从防隔水功能上沿宽度方向划分为矿压影响区和有效隔水区,分别对矿压影响区宽度和有效隔水区宽度进行了理论分析,推导出... 针对神南矿区张家峁煤矿常家沟水库周边5-2煤层大规模开采现状,在考虑保护煤柱稳定性影响因素的基础上,将保护煤柱从防隔水功能上沿宽度方向划分为矿压影响区和有效隔水区,分别对矿压影响区宽度和有效隔水区宽度进行了理论分析,推导出相应的计算公式。计算得出张家峁煤矿常家沟水库周边5-2煤层开采保护煤柱合理宽度为77m。 展开更多

关键词 建筑物下采煤 保护煤柱 留设宽度 浅埋煤层开采 神南矿区

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基于多元回归分析法预测断层防隔水煤柱宽度 被引量：19

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作者 施龙青 徐东晶 +2 位作者 邱梅 景行 刘磊 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第6期108-110,113,共4页

为了获得在煤柱留设研究中相对比较准确的预测公式,基于多元回归分析法,在总结全国各典型煤矿断层防隔水煤柱相关资料的基础上,以水头压力、煤层厚度、安全系数、煤体抗拉强度为主要影响因子,研究了煤矿断层防隔水煤柱的留设宽度预测,利... 为了获得在煤柱留设研究中相对比较准确的预测公式,基于多元回归分析法,在总结全国各典型煤矿断层防隔水煤柱相关资料的基础上,以水头压力、煤层厚度、安全系数、煤体抗拉强度为主要影响因子,研究了煤矿断层防隔水煤柱的留设宽度预测,利用Matlab软件绘制散点图,并对其进行了多元线性回归和多元非线性回归分析,得到了煤柱留设宽度的非线性预测公式。通过煤矿实例对公式进行验证,并与经验公式比较,结果表明多元回归分析生成的预测模型具有较高的精确度。 展开更多

关键词 多元回归分析 煤柱留设宽度 散点图 断层

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基于统一强度理论的条带煤柱设计 被引量：23

13

作者 郭力群 彭兴黔 蔡奇鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1563-1567,共5页

现有条带煤柱设计方法偏于保守,急需更合理有效的条带煤柱设计方法,以提高条带开采的煤炭采出率。基于统一强度理论,建立了合理考虑中间主应力影响的条带煤柱极限强度公式,进而将其应用于条带煤柱屈服宽度和留设宽度的解析计算,并与Wil... 现有条带煤柱设计方法偏于保守,急需更合理有效的条带煤柱设计方法,以提高条带开采的煤炭采出率。基于统一强度理论,建立了合理考虑中间主应力影响的条带煤柱极限强度公式,进而将其应用于条带煤柱屈服宽度和留设宽度的解析计算,并与Wilson公式以及广义SMP准则的拓展结果进行比较,得出中间主应力、煤层黏聚力和内摩擦角的影响特性。研究结果表明:本文所得统一计算式是一系列有序解的集合,具有广泛的理论意义;中间主应力、煤层黏聚力和内摩擦角对条带煤柱设计影响显著,应充分考虑中间主应力效应和煤层强度参数变化;Wilson公式结果过于保守,广义SMP准则结果是本文统一强度理论结果的一个线性逼近。 展开更多

关键词 条带煤柱 统一强度理论 极限强度 屈服宽度 留设宽度

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条带煤柱设计的强度准则效应研究 被引量：15

14

作者 郭力群 蔡奇鹏 彭兴黔 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期777-782,共6页

条带开采广泛应用于深部煤层,合理的条带煤柱尺寸对提高煤炭采出率和保护地表地貌都具有十分重要的意义。通过总结平面应变状态下Wilson准则、Mohr-Coulomb(M-C)准则、广义Matsuoka-Nakai(M-N)准则、广义Lade-Duncan(L-D)准则和外接圆Dr... 条带开采广泛应用于深部煤层,合理的条带煤柱尺寸对提高煤炭采出率和保护地表地貌都具有十分重要的意义。通过总结平面应变状态下Wilson准则、Mohr-Coulomb(M-C)准则、广义Matsuoka-Nakai(M-N)准则、广义Lade-Duncan(L-D)准则和外接圆Drucker-Prager(D-P)准则等5种强度准则的统一表达式,进而建立条带煤柱的极限强度、屈服宽度和留设宽度的统一计算公式,探究条带煤柱设计的强度准则效应,并得出煤层黏聚力和内摩擦角的影响特性。研究结果表明:建立的统一计算式涵盖文献已有解,且应用非常方便;条带煤柱设计的强度准则效应显著,Wilson准则和M-C准则的结果过于保守,外接圆D-P准则应用需谨慎,应优先选用广义M-N准则或广义L-D准则;煤层黏聚力和内摩擦角对条带煤柱设计的影响明显,应充分考虑煤层的强度参数变化。该研究结果可为条带煤柱的合理设计与施工提供一定的理论指导。 展开更多

关键词 条带煤柱 强度准则效应 极限强度 屈服宽度 留设宽度

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基于煤岩层与断层空间关系的防隔水煤岩柱优化计算 被引量：5

15

作者 武滨 谢道雷 +2 位作者 韩静 陈强 张会德 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期89-94,共6页

近断层煤层开采时,防隔水煤岩柱的正确留设是防止断层突水事故的重要措施。山东济宁三号煤矿123上01(南)工作面西邻的F8断层落差较大,可能会沟通底部奥陶系灰岩(简称奥灰)含水层,为确保工作面安全回采,需要进行F8断层防隔水煤岩柱尺寸... 近断层煤层开采时,防隔水煤岩柱的正确留设是防止断层突水事故的重要措施。山东济宁三号煤矿123上01(南)工作面西邻的F8断层落差较大,可能会沟通底部奥陶系灰岩(简称奥灰)含水层,为确保工作面安全回采,需要进行F8断层防隔水煤岩柱尺寸计算。考虑煤岩层真实产状、断层面与煤层产状的空间关系和底板承压水威胁,对《煤矿防治水细则》中断层导水条件下的防隔水煤岩柱尺寸计算方式进行改进,推导出水位到安全防隔水煤岩柱宽度(Ha)在断层面垂足处的水头高度计算公式及改进后的断层防隔水煤岩柱尺寸计算公式。对比计算结果发现:《煤矿防治水细则》原有计算公式在将煤岩层理想化为水平岩层,且取偏小的煤层底板水压值计算的情况下,计算出的F8断层煤岩柱尺寸为112 m,改进公式的计算结果为128.5 m。因改进公式考虑了实际煤岩层产状及与断层面空间关系,且水压取值位置准确,计算结果更为精确,将为矿井安全回采提供更为科学的参考依据。 展开更多

关键词 断层 防隔水煤岩柱 空间关系 留设宽度 优化计算 煤矿

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钱家营矿村庄下条带开采技术 被引量：1

16

作者 刘汉廷 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2006年第3期30-32,共3页

针对钱家营矿井具体的地质采矿条件及地表村庄情况,提出了钱家营矿井村庄下条带开采方案,并进行了分析论证。技术上是可行的,解决了矿井生产接续问题,具有较大的经济效益和社会效益。

关键词 村庄压煤 条带开采 留设宽度

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孤岛工作面水侵沿空巷道围岩稳控技术研究 被引量：7

17

作者 刘鑫 《工矿自动化》 北大核心 2021年第9期118-125,共8页

目前对孤岛工作面采空区积水弱化围岩条件下的合理煤柱留设研究较少,仅从积水侵蚀煤柱承载强度弱化影响因子、煤柱常规应力简化模型、实验室测定积水弱化煤柱强度等某一方面进行简化分析或理论研究,沿空巷道围岩控制效果不佳。针对该问... 目前对孤岛工作面采空区积水弱化围岩条件下的合理煤柱留设研究较少,仅从积水侵蚀煤柱承载强度弱化影响因子、煤柱常规应力简化模型、实验室测定积水弱化煤柱强度等某一方面进行简化分析或理论研究,沿空巷道围岩控制效果不佳。针对该问题,以国能蒙西煤化工股份有限公司棋盘井煤矿I020908回风巷为工程背景,针对孤岛工作面采空区积水弱化条件下沿空巷道围岩变形严重这一特征,采用实验室测定和数值计算分析法,通过室内物理力学实验测定了干燥和吸水饱和2种条件下的煤岩体物理力学参数;基于测定的参数利用FLAC 3D数值软件建立了围岩弱化数值计算模型,分析了采空区积水条件下巷道围岩侧向支承应力演化规律、塑性区分布特征;建立了考虑积水弱化的煤柱力学模型,确定了水侵条件下合理煤柱宽度为6~12 m;针对回风巷煤柱帮受积水侵蚀影响,容易产生冒顶和片帮的问题,提出了孤岛工作面水侵条件下沿空巷道围岩稳控技术方案,当煤柱宽度为6 m时,对巷道进行锚索加强支护能够有效控制巷道围岩的大变形。采用加强支护后巷道围岩变形在52 d内趋于稳定,顶底板最大移近量约为200 mm,两帮最大移近量约为130 mm,比原支护条件下围岩移近量降低85.6%,巷道围岩控制效果较好。 展开更多

关键词 孤岛工作面 围岩弱化 沿空掘巷 采空区积水 积水弱化煤柱 煤柱留设宽度 围岩稳定控制

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厚煤层工作面区段保护煤柱合理尺寸分析 被引量：3

18

作者 张永亮 杜怀龙 《中国煤炭》 2023年第S02期186-193,共8页

针对国能神东煤炭集团有限责任公司大柳塔煤矿活鸡兔井22305综采工作面区段保护煤柱留设及其合理尺寸确定问题,分析了覆岩中关键层破断位置对煤柱承载特性的影响,认为当断裂点位于采空区内时,煤柱所受覆岩载荷较小。基于分离岩块法和极... 针对国能神东煤炭集团有限责任公司大柳塔煤矿活鸡兔井22305综采工作面区段保护煤柱留设及其合理尺寸确定问题,分析了覆岩中关键层破断位置对煤柱承载特性的影响,认为当断裂点位于采空区内时,煤柱所受覆岩载荷较小。基于分离岩块法和极限平衡理论确定了区段煤柱宽度的合理尺寸范围为4.83~9.90 m,随后通过数值模拟定量分析了煤柱留设宽度为4、6、8、10 m情况下侧向支承压力的分布情况、煤柱承受应力、煤柱变形情况。分析结果表明,侧向支承压力峰值点位于9.96 m处,峰值应力17.82 MPa,其影响范围为28.4 m,煤柱内垂直应力以中点呈对称分布,当煤柱宽度为6 m时,巷道掘进期间煤柱承受应力与原岩应力基本一致,煤柱变形量相对较小,回采期间煤柱承受应力虽高于8 m和10 m煤柱,但其煤柱变形量差距较小,其中垂向变形量在4 mm左右,水平变形量约13 mm,因此综合确定区段保护煤柱宽度6 m即为合理留设尺寸。 展开更多

关键词 窄煤柱 煤柱留设宽度 侧向支承压力 数值模拟

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