五阳煤矿综放沿空掘巷的煤柱宽度留设的数值模拟研究

综放沿空掘巷窄煤柱合理尺寸的数值模拟确定高福勇;刘虎;张峰【期刊名称】《科技创新与生产力》【年(卷),期】2014(000)009【摘要】By using FLAC3D numerical simulation, analysis on different width of coal pillar under goaf roadway, the stress deformation law distribution law and the roadway in small coal pillar size, select the best, provide a reference to determine the roadway driving along goaf in small coal pillar reasonable size of fully mechanized caving face.%通过采用FLAC3D数值模拟，分析在不同小煤柱宽度下，综放沿空掘进巷道的应力分布规律及巷道变形规律，选取最优的小煤柱尺寸，为综放工作面沿空掘巷小煤柱合理尺寸的确定提供了参考。

【总页数】3页(P84-86)【作者】高福勇;刘虎;张峰【作者单位】山东能源枣矿集团蒋庄煤矿，山东滕州 277000;山东能源枣矿集团蒋庄煤矿，山东滕州 277000;山东能源枣矿集团蒋庄煤矿，山东滕州 277000【正文语种】中文【中图分类】TD353【相关文献】1.综放沿空掘巷窄煤柱合理宽度数值模拟研究 [J], 李德中;王赛骞2.数值模拟确定大断面综放沿空掘巷窄煤柱宽度 [J], 曹勇鹏;贺捷3.综放沿空掘巷窄煤柱合理尺寸的数值模拟确定 [J], 高福勇;刘虎;张峰;4.综放沿空掘巷窄煤柱宽度合理性研究 [J], 张爱军5.综放沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定 [J], 高明仕;张农;成隆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

沿空掘巷区段煤柱尺寸留设研究摘要：针对某矿1726工作面回采期间巷道变形量大，矿压显现剧烈等问题，采用理论分析与FALC3D对不同煤柱尺寸应力场分布规律进行了研究，得出了1726面与1728工作面区段煤柱的合理尺寸，为矿井煤层开采沿空掘巷窄小煤柱合理留设提供了理论和数据支持。

关键词：沿空掘巷区段煤柱合理尺寸煤柱留设一直是煤矿中传统的护巷方法，为使下区段平巷避开固定支承压力峰值区，在上区段运输平巷和下区段回风平巷之间留设一定宽度的煤柱，是传统的留煤柱护巷方法.大量实践表明，煤柱尺寸的大小关系到回采巷道受动压破坏的程度。

合理的煤柱尺寸不仅减小巷道的变形，而且可以减小巷道维护工程量，同时还可以节约煤炭资源。

国内外学者对煤柱合理尺寸确定的方法进行了很多研究，主要集中在：1）通过运用经验公式结合矿山压力特点，对煤柱合理的尺寸留设煤柱尺寸的方进行研究；2）运用现场实测煤柱支承压力分布规律确定区段煤柱合理宽度；3）根据煤岩体的极限平衡理论，推导出护巷煤柱保持稳定状态时的宽度计算公式4）用有限元计算软件对煤柱护巷的围岩变形进行计算分析，确定煤柱合理尺寸；5）从采用极限平衡理论和弹塑性力学手段估算推导煤柱塑性区宽度的公式。

本文以某矿1726工作面与1728工作面沿空掘巷区段煤柱为研究对象采用数值模拟与理论分析得出区段合理煤柱尺寸。

1工作面概况某矿1728工作面上方地表位于井田北部，工业广场东南侧约600m 。

该工作面为36采区第3个回采工作面，上部为正在回采的1726工作面，下部为17210工作面（正在准备）该工作面采用走向长壁后退式开采方法，一次采全高综采开采工艺。

该工作面回风顺槽与上区段1726工作面间的区段煤柱宽度为5m。

两巷在工作面回采过程中，变形量非常大，给回采和巷道维护工作带来很大困难。

2沿空掘巷煤柱理论分析地下工程的开挖，煤柱周边就会出现不同程度的塑性破坏。

对于区段平巷的护巷煤柱，采空区侧和回采巷道在煤柱两侧分别形成一个宽度为R0与R的塑性变形区，当煤柱两侧形成的塑性区宽度R0与R之和大于煤柱宽度B时，也就是煤柱两侧形成的塑性区相贯通时，煤柱将失稳并发生破坏。

沿空留巷煤柱尺寸留设数值模拟研究杨白羽【摘要】针对麻家梁矿沿空留巷护巷煤柱尺寸合理留设问题,以麻家梁矿为工程背景,通过现场实测等建立数值模拟模型,模拟不同煤柱尺寸下煤柱内垂直应力变化规律和水平应力变化规律以及巷道围岩变形规律,通过对比分析,同时考虑安全性和经济性,得出适合庥家梁煤矿的科学的煤柱宽度.【期刊名称】《机械管理开发》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】3页(P11-13)【关键词】沿空留巷;数值模拟;资源利用率【作者】杨白羽【作者单位】同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司,山西朔州036000【正文语种】中文【中图分类】TD822.3沿空留巷护巷煤柱的稳定性是保证巷道围岩稳定性的关键。

顶板压力承载的主体是护巷煤柱，因此保证护巷煤柱的稳定性是控制巷道顶板的重要措施之一。

合理留设煤柱宽度不仅可以将巷道围岩的变形控制在合理的范围内，维持巷道围岩的稳定性，还可以避免因留设过大煤柱宽度所带来的煤炭资源浪费的问题，有利于提高煤炭资源利用率，符合煤矿经济性和安全性相结合的生产要求。

本文以麻家梁矿为现场实测研究对象，确定适合本煤矿沿空留巷护巷煤柱的尺寸。

麻家梁煤矿位于山西省朔州市东南，朔南井田南部。

煤矿井田南北长度大概为11.9 km，东西宽度大概为8.28 km，面积约为104.16 km2。

4号煤是该矿区主采煤层之一，平均厚度为6.32 m。

4号煤层结构比较复杂，泥岩、砂质泥岩等是主要的夹矸岩。

图1为麻家梁井田煤层柱状图。

采用FLAC3D数值模拟软件建立模型，通过研究麻家梁矿沿空留巷不同煤柱尺寸下巷道围岩及煤柱的变形情况，通过对比分析选择出最佳的护巷煤柱尺寸，同时应以麻家梁矿实际地质情况以及地应力情况为依据建立科学合理的数值模型。

根据现场实测和实验室测试得出麻家梁矿岩层的物理力学参数，如表1所示。

通过计算煤层埋深580 m时上覆岩层的载荷设定为模型的应力边界，将模型的侧应力系数设定为1；模型四周边界在水平方向上进行固定，底边界在竖直方向上进行固定，模拟断面的宽为5.5 m，高为3.8 m。

某煤矿沿空留巷数值模拟研究摘要：沿空留巷技术是煤矿开采及回采巷道支护技术的一项重大改革，对提高煤炭资源回收率!降低巷道掘进率，缓减采掘紧张关系和实现矿井集约化生产有显著效果，论文以某煤矿沿空留巷为研究对象，采用数值模拟软件FLAC,研究在两次采动影响下，巷道围岩的应力及变形规律，模拟结果表明，在两次采动影响下，由于巷内支护与巷旁支护联合作用，沿空巷道依然具有足够的断面和稳定性。

论文具有较好的现场实用价值。

关健词：沿空留巷、围岩控制、数值模拟、巷旁充填煤炭是我国的主体能源，约占我国能源的70%，煤炭工业是我国重要的基础产业[1]，近年来，随着我国经济的飞速发展，对能源的需求不断增加，同时，由于开采力度的增加，我国大部分地区浅层煤炭资源已接近枯竭，矿井开采的深度不断增加，目前我国的大部分矿井的主采煤层都在500m以下，因此，合理高效的开采煤炭资源成为当今煤炭资源国家面临的重要问题沿空留巷技术作为一种无煤柱开采技术，近年来得到了迅速的发展[2-3]，沿空留巷是将已采工作面后方的运输机巷或风巷用一定方法沿采空区保留下来，作为下一工作面顺槽的无煤柱护巷方式，可有效的避免煤炭资源的浪费，不仅合理开发煤炭资源、提高煤炭资源采出率、提高煤炭回收率、延长矿井服务年限、减少巷道掘进量、降低开掘率、改善巷道维护、缓解采掘接替矛盾，其技术优势和经济效益显著[4-8]。

因此，凡是有条件的矿井应将沿空留巷作为首选护巷方案，并形成适合其矿井特点的成熟技术，充分发挥沿空留巷的技术经济优势和潜能。

1 现场采矿地质条件该煤矿工作面位于位于+590m水平南四采区，介于4～5号勘探线之间。

上部为已采的2441工作面；北部为已采的2444工作面。

下部、南部均为未采区域。

工作面对应地表七星洞，桃垭一带山地，地面标高+1032～+1107m，工作面标高+674m～+725m。

该面煤层赋存基本稳定，倾角在18～20°之间，平均19°,煤层厚度在0.6～1.2m之间，平均厚1.0m,工作面平均倾斜长154m（详见2443工作面布置图）。

五阳煤矿孤岛综放工作面合理护巷煤柱宽度研究
王继林;陈芳;屠洪盛
【期刊名称】《中国煤炭》
【年(卷),期】2012(038)001
【摘要】为确定五阳煤矿“孤岛”综放工作面合理护巷煤柱宽度,控制回采巷道变形破坏,以7603工作面为工程背景,采用三维有限差分软件FLAC3D,对不同护巷煤柱宽度条件下的回采巷道围岩应力分布和塑性区发育特征进行了模拟分析,结果表明:该工作面合理的护巷煤柱宽度为22.5 m.
【总页数】4页(P52-55)
【作者】王继林;陈芳;屠洪盛
【作者单位】中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京市海淀区 100083;潞安环能公司五阳煤矿山西省长治市 046205;中国矿业大学矿业工程学院江苏省徐州市 221116;中国矿业大学矿业工程学院江苏省徐州市 221116
【正文语种】中文
【中图分类】TD353
【相关文献】
1.保德煤矿8#煤层护巷煤柱合理宽度的确定 [J], 王宇
2.孤岛短壁综放工作面护巷煤柱宽度研究 [J], 王沉;白庆升;屠洪盛;冯宇峰
3.保德煤矿8#煤层护巷煤柱合理宽度的确定 [J], 王宇
4.孤岛工作面小煤柱护巷煤柱合理宽度分析 [J], 侯鑫;赵子浩;张振南
5.特厚煤层孤岛综放工作面沿空护巷煤柱宽度及控制技术研究 [J], 杜朋; 涂敏
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78蒲白科技煤矿孤岛工作面沿空掘巷煤柱宽度留设技术研究蒲白矿业公司温军辉摘要本文以建新煤化4206孤岛综放工作面为研究对象，通过理论计算、数值模拟及周边矿井孤岛采煤经验，确定了4206孤岛综放工作面两侧区段煤柱留设宽度，现场监测结果表明，煤柱变形量不大，在预测可控范围之内，能够满足工作面安全回采。

关键词孤岛综放工作面煤柱宽度1工程概况4206工作面位于42盘区东部，4206工作面相对地面，山峦起伏，植被发育，森林茂密，中部有曹河支流流经，枯水期支流流量0.61L/S,丰水期23.53L/S，地面无村庄。

工作面呈西南—东北方向布置，其西为4204工作面(已开采），东界为4208工作面（已开采），北界为42盘区边界，南界为42盘区辅运大巷保护煤柱，工作面煤层赋存平缓，煤层底板标高为810～924m，地表标高1375～1581m，平均埋藏深度611m。

4206工作面因两侧4204和4208工作面已经采空，形成孤岛工作面，上覆岩层呈“T”形分布，矿压显现要比一般的工作面要大。

2孤岛工作面围岩结构分析及应力分布规律煤体开挖形成煤柱以后，上覆岩层施加的压力将重新分布，煤柱一定深度内形成支承压力带。

由于支承压力的作用和开采扰动等因素影响，煤柱一定深度的煤岩已破坏。

一般认为，煤柱边界处支撑压力为零，随着向煤柱内部深度的增加，支承压力逐渐增大，直至达到峰值σ1。

A.H 威尔逊通过对煤柱加载试验也发现，在加载过程中煤柱的应力是变化的，如图2-1所示，从煤柱应力峰值σ1到煤柱边界这一区段，煤体应力已超过了屈服点，并向采空区有一定量的流动，从煤柱边界至支承压力峰值这个区域称为煤柱的屈服区（或称塑性区），其宽度γ用表示。

屈服区向里的煤体变形较小，应力没有超过79屈服点，大体符合弹性法则，这个区域被屈服区所包围，并受屈服区的约束，处于三轴应力状态，称为煤柱核区（或称弹性核区）。

图2-1煤柱应力分布图图2-2窄煤柱应力分布图综放开采沿空掘巷条件下的护巷窄煤柱不同于上述煤柱的特点（如图2-2），窄煤柱一侧为采空区，而另一侧为沿空掘巷巷道。

沿空掘巷煤柱合理宽度的研究与实践【摘要】本文以某矿的采煤工作面为研究对象，采用理论计算与数值计算相结合的方法，设计出沿空巷道合理煤柱合理的留设宽度，并在此基础上提出了合理的沿空掘巷锚梁网支护对策，确定了强化巷帮支护强度，顶板支护以锚索支护为主、锚杆支护为辅。

通过现场实施证明，沿空巷道煤柱留设的宽度及采取的支护对策是科学的、合理的，并且能够有效的控制巷道变形量，为矿井的和谐建设提供了有力的理论基础。

【关键词】深井煤矿沿空巷道煤柱宽度锚梁网支护煤炭作为我国的基础能源，在我国一次能源消费结构中占有较大的比重，约为65%，而且这一状况还会持续一段时间。

现如今，我国煤炭资源采出率不高，约为40%，而且还存在严重的煤炭资源损失现象，这一切均需要煤炭资源的充分开采。

而沿空掘巷能够可以减少煤柱资源的损失，但沿空掘巷时，留设一定的煤柱，能够避免有害气体、老空积水等侵入巷道，最重要的是，还能够提高劳动效率，降低巷道维护成本，因此，留设煤柱对于煤炭安全高效开采具有重要意义。

又由于留设煤柱的宽度既能够对煤柱本身以及巷道围岩稳定性造成一定影响，又会影响煤炭的采出率，所以合理确定沿空掘巷煤柱宽度具有重要的研究和实践意义。

本文以某矿1492（1）工作面为例，来研究沿空掘巷时煤柱宽度的确定。

1 工作面概述某矿1492（1）工作面走向长度为1462m，倾向为230m。

该工作面正采11—2煤层，该煤层多为块状煤。

该煤层平均厚度为1.7m，平均倾角为7°。

巷道具有埋深大（约为857m）、构造应力高等特点。

在距煤层顶板较近的区域，多为薄且稳定性较差的岩层。

在距煤层顶板3.1m左右的区域，存在厚度约为0.49m的煤层，因此，煤层顶板为复合顶板。

相邻采区对该工作面产生较大的采动影响。

2 关于煤柱宽度的理论分析与计算2.1 理论计算按照极限平衡理论，可以确定最小的合理煤柱宽度B，不妨用x1（m）表示两相邻区段工作面开采在煤柱中产生的塑性区宽度，x2（m）表示锚杆锚入煤柱深度（需要考虑加大控帮深度，一般取2.8m），x3（m）表示安全富余量，其计算公式为：x1+x2+x3其中，x1的确定公式为：x1其中，m为煤层厚度，2m；A为侧压系数，且，泊松比μ为0.3；j0为煤体内摩察角，27°；C0为煤体粘聚力，取1.5MPa；k为应力集中系数，取3；H为巷道埋深，为857m；为上覆岩层平均重力密度，为0.023MN/m3；P0为两相邻区段平巷支护结构对煤柱的支护阻力，为0。

煤炭资源开采区段煤柱尺寸数值模拟研究煤炭资源开采一直是我国能源领域的重要议题之一，而煤炭开采区段煤柱尺寸数值模拟研究则是研究煤炭开采过程中所涉及的关键问题之一。

煤炭开采区段煤柱尺寸数值模拟研究涉及到煤炭开采过程中对煤柱尺寸的调控和优化，对于提高煤炭开采效率、保证矿山安全具有重要意义。

本文将从煤炭开采区段煤柱尺寸数值模拟研究的背景、意义、研究方法和技术难点等方面进行详细阐述。

一、研究背景二、研究意义1. 提高煤炭开采效率煤柱是煤炭开采过程中的重要参数之一，煤炭的开采效率直接受到煤柱尺寸的影响。

通过煤炭开采区段煤柱尺寸数值模拟研究，可以对煤柱尺寸进行优化调控，提高煤炭开采的效率。

2. 保证矿山安全煤炭开采过程中，煤柱尺寸的合理控制可以有效预防煤矿塌陷事故，保障矿工的安全。

3. 降低煤炭资源浪费煤炭开采过程中，过大的煤柱将导致大量煤炭资源的浪费，而通过研究煤炭开采区段煤柱尺寸数值模拟，可以使得煤炭开采更加节约资源。

以上这些意义表明了煤炭开采区段煤柱尺寸数值模拟研究的重要性和必要性。

三、研究方法1. 数值模拟数值模拟是研究煤炭开采区段煤柱尺寸的核心方法之一。

通过建立煤炭开采区段的地质模型、工程力学模型，对煤矿开采过程中受力情况进行分析，得出煤柱尺寸的合理范围。

2. 实地调查实地调查是研究煤炭开采区段煤柱尺寸的重要手段之一。

通过实地调查，可以了解煤炭开采区段的地质情况、煤层厚度、工程地质条件等重要参数，为数值模拟提供关键数据支撑。

四、技术难点1. 地质模型建立煤炭开采区段的地质条件复杂多变，建立准确的地质模型是研究煤炭开采区段煤柱尺寸数值模拟的难点之一。

2. 工程力学参数确定工程力学参数的确定直接影响到数值模拟的准确性和可靠性，是研究煤炭开采区段煤柱尺寸数值模拟中的技术难点之一。

五、结论通过煤炭开采区段煤柱尺寸数值模拟研究，可以为煤炭开采提高效率、保证矿山安全、降低资源浪费提供技术支持。

煤炭开采区段煤柱尺寸数值模拟研究面临诸多技术难点，需要进一步加强研究工作，克服技术难题。