一種沿空掘巷窄煤柱合理寬度的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤礦開采領(lǐng)域，具體涉及一種沿空掘巷窄煤柱合理寬度的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著煤礦采深的加大，巷道圍巖應(yīng)力越來越大，對巷道圍巖穩(wěn)定性控制提出來更 高的要求，同時帶來了如沖擊地壓等安全隱患，因此留設(shè)合理寬度煤柱對于工作面安全開 采與采出率都有重要影響。一方面，煤柱寬度留設(shè)過大，煤柱因處于固定支承壓力峰值區(qū)域 而發(fā)生強烈蠕變變形，造成巷道維護困難；同時也勢必影響采區(qū)回收率。另一方面，煤柱寬 度留設(shè)過小，受二次采動影響時，巷道斷面收縮過大，影響工作面安全開采。因此，合理煤柱 寬度的確定一直是采礦工程研宄的重點和難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種沿空掘巷窄煤柱合理寬度的確定方法，采用 理論計算、數(shù)值模擬及現(xiàn)場實測等多種手段確定了煤柱合理寬度，確定合理沿空掘巷位置， 保證基本頂斷裂線位于窄煤柱靠近采空區(qū)側(cè)，確保了窄煤柱及巷道長期穩(wěn)定性。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0005] 一種沿空掘巷窄煤柱合理寬度的確定方法，包括如下步驟：
[0006] S1、理論計算確定窄煤柱寬度范圍：基于地質(zhì)條件，采用理論計算公式得出窄煤柱 寬度范圍；
[0007] S2、采用數(shù)值模擬軟件（FLAC，UDEC等）分析沿空掘巷窄煤柱合理寬度：通過工作 面地質(zhì)鉆孔柱狀圖，建立數(shù)值計算模型，根據(jù)步驟S1中理論計算結(jié)果，確定煤柱不同寬度 留設(shè)方案，通過模擬工作面開挖，監(jiān)測不同寬度煤柱條件下的巷道圍巖應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律，通過 對比分析確定窄煤柱合理寬度；
[0008] S3、現(xiàn)場實測采空區(qū)側(cè)基本頂斷裂線位置：在礦井已回采工作面的軌道順槽或膠 帶順槽內(nèi)，向采空區(qū)側(cè)上方巖層布置一定深度的不同角度的鉆孔，并采用鉆孔窺視儀探測 頂板巖層斷裂情況，探測過程中要詳細記錄巖層裂隙分布特征，基于工作面鉆孔柱狀圖及 巖層裂隙分布規(guī)律確定采空區(qū)側(cè)基本頂斷裂線的位置，進一步得出基本頂斷裂線位置距采 空區(qū)邊界的距離；
[0009] S4、綜合理論計算結(jié)果、數(shù)值模擬分析結(jié)果、現(xiàn)場實測采空區(qū)側(cè)基本頂斷裂線位置 確定窄煤柱合理寬度，確定合理沿空掘巷位置，保證基本頂斷裂線位于窄煤柱靠近采空區(qū) 側(cè)。
[0010] 其中，所述步驟S1中的計算公式為：
[0011]
【主權(quán)項】
1. 一種沿空掘巷窄煤柱合理寬度的確定方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 理論計算確定窄煤柱寬度范圍；基于地質(zhì)條件，采用理論計算公式得出窄煤柱寬度 范圍； 52、 采用數(shù)值模擬軟件分析沿空掘巷窄煤柱合理寬度；通過工作面地質(zhì)鉆孔柱狀圖，建 立數(shù)值計算模型，根據(jù)步驟S1中理論計算結(jié)果，確定煤柱不同寬度留設(shè)方案，通過模擬工 作面開挖，監(jiān)測不同寬度煤柱條件下的巷道圍巖應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律，通過對比分析確定窄煤柱 合理寬度； 53、 現(xiàn)場實測采空區(qū)側(cè)基本頂斷裂線位置；在礦井已回采工作面的軌道順槽或膠帶順 槽內(nèi)，向采空區(qū)側(cè)上方巖層布置一定深度的不同角度的鉆孔，并采用鉆孔窺視儀探測頂板 巖層斷裂情況，探測過程中要詳細記錄巖層裂隙分布特征，基于工作面鉆孔柱狀圖及巖層 裂隙分布規(guī)律確定采空區(qū)側(cè)基本頂斷裂線的位置，進一步得出基本頂斷裂線位置距采空區(qū) 邊界的距離； 54、 綜合理論計算結(jié)果、數(shù)值模擬分析結(jié)果、現(xiàn)場實測采空區(qū)側(cè)基本頂斷裂線位置確定 窄煤柱合理寬度，確定合理沿空掘巷位置，保證基本頂斷裂線位于窄煤柱靠近采空區(qū)側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沿空掘巷窄煤柱合理寬度的確定方法，其特征在于，所 述步驟S1中的計算公式為：
式中，B-一煤柱寬度；Bi-一鄰近工作面回采后在采空側(cè)煤體中產(chǎn)生的塑性區(qū)寬度； B,-一錯桿有效長度，一般增加15%的富余系數(shù)巧3-一考慮煤層厚度較大而增加的煤柱 穩(wěn)定系數(shù)，按化+B3) X (20%?40% )計算；K一一應(yīng)力集中系數(shù)；H-一巷道埋深；m-一 工作面采高；C一一煤層界面的粘結(jié)力；A-一塑性區(qū)與彈性區(qū)交界處側(cè)壓系數(shù)，A = y/ (1-iO, y為泊松比；d)--煤層界面摩擦角；p--支架、冒落桿石等對煤柱的側(cè)向支護 力；丫一一上覆巖層平均容重。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沿空掘巷窄煤柱合理寬度的確定方法，其特征在于，所 述窄煤柱寬度應(yīng)大于基本頂斷裂線位置距采空區(qū)邊界的距離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沿空掘巷窄煤柱合理寬度的確定方法，其特征在于，所 述步驟S3中在確定煤柱寬度時應(yīng)避免斷裂線在沿空巷道的正上方。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種沿空掘巷窄煤柱合理寬度的確定方法，采用理論計算、數(shù)值模擬及現(xiàn)場實測等多種手段確定了煤柱合理寬度，確定合理沿空掘巷位置，保證基本頂斷裂線位于窄煤柱靠近采空區(qū)側(cè)，確保了窄煤柱及巷道長期穩(wěn)定性，一方面大幅度減少了巷道后期維護工程量及維護費用，另一方面保證了工作面的安全高效回采。因此，這種窄煤柱合理寬度的確定方法具有較高的理論意義和實踐價值。
【IPC分類】E21C41-16
【公開號】CN104594899
【申請?zhí)枴緾N201410675658
【發(fā)明人】王紅勝, 雙海清, 李樹剛, 李安洪, 李洪濤, 鄭祥舉
【申請人】山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司, 西安科技大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年11月24日