铜川矿区区段煤柱宽度优化研究

风氧化带是指煤矿井下煤柱周围可能存在的一种氧化带，主要由于煤与空气接触而导致的。

在煤矿生产中，如果没有采取有效的防治措施，风氧化带会对煤柱的稳定性和矿井的安全性产生很大影响。

为了加强煤柱的防隔水能力，需要合理设置煤柱宽度。

本文将从以下几个方面分析煤柱宽度的重要性和如何进行合理设置。

一、煤柱宽度的作用煤柱宽度是指在采煤工作面两侧留置的未采区域，也是煤柱的支撑范围。

煤柱宽度的大小会对煤柱的稳定性和防隔水能力产生重要影响。

具体作用如下：1.保证煤柱的稳定性煤柱宽度越大，煤柱受到的压力就越小，煤柱的稳定性就越好。

当地质条件比较复杂或者采动高压煤层时，需要设置较大的煤柱宽度，以保证煤柱的稳定性。

2.提高煤柱的防隔水能力风氧化带会对煤柱的防隔水能力产生很大影响。

如果煤柱宽度设置得合理，可以有效减少风氧化带对煤柱的侵蚀，提高煤柱的防隔水能力。

二、煤柱宽度的合理设置煤柱宽度的合理设置需要考虑多种因素，包括地质条件、采矿工艺、支护方式等。

具体如下：1.地质条件地质条件是煤柱宽度设置的主要考虑因素之一。

在地质条件比较简单的情况下，煤柱宽度可以适当缩小。

但在地质条件复杂的情况下，需要设置较大的煤柱宽度。

2.采矿工艺采矿工艺也是煤柱宽度设置的重要因素之一。

不同采矿工艺对煤柱宽度的要求不同。

例如，在长壁采煤工艺中，由于需要留置足够宽度的煤柱，煤柱宽度需要设置得比较大。

3.支护方式支护方式也会对煤柱宽度的设置产生影响。

如果采用了强力支护方式，可以适当缩小煤柱宽度。

但如果采用了较为薄弱的支护方式，需要设置较大的煤柱宽度。

三、结论合理设置煤柱宽度对于加强煤柱的防隔水能力和保证煤柱的稳定性有着重要的作用。

在设置煤柱宽度时，需要综合考虑地质条件、采矿工艺、支护方式等多种因素，以达到最优的效果。

同时，在煤矿生产中，还需要采取有效措施，对风氧化带进行防治，保证矿井的安全生产。

煤矿软岩巷道锚注支护技术研究作者：宋继征来源：《城市建设理论研究》2013年第33期摘要：随着矿山开采的大规模进行和采深的加大，软岩巷道支护问题日益严重，如淮北、淮南、龙口枣庄等地区的矿区。

如采用不适当的维护措施，巷道围岩变形愈加剧烈，最终将导致巷道破坏，探索合理的软岩巷道支护方式成为亟待解决的重大问题。

近年来，铜川矿业公司下石节煤矿对软岩巷道、不良岩层巷道、软弱围岩巷道锚注支护问题进行了研究和工程实践。

本文以下石节煤矿回风斜井为例，提出了以注浆锚杆为核心的锚注支护体系，以解决软弱破碎围岩巷道支护和维修难题。

关键词：软岩；巷道支护；锚注Abstract: With the large scale mining and mining depth increased, the soft rock roadway growing problem, such as Huaibei, Huainan, Longkou Zaozhuang mining and other areas. Improper maintenance measures such as the use of roadway surrounding rock deformation increasingly violent, will eventually lead to destruction of the roadway, exploring reasonable soft rock roadway way to becoming a major problem to be solved. In recent years, Tongchuan Mining Company Xiashijie mine soft rock roadway, poor roadway rock, soft rock roadway bolting issues of research and engineering practice. The following section of this paper, stone coal return slope, for example, proposed a grouting anchor core bolting system in order to solve the weak and fractured rock roadway and maintenance problems.Keywords: soft rock; roadway; Bolting中图分类号：TD353文献标识码:A一、工程概况支护实验在下石节煤矿回风斜井进行。

断层防水煤柱的合理宽度设计院别理学院专业工程力学指导教师张嘉凡评阅教师班级2008级姓名代陆学号0801010108西安科技大学二零一二年论文编号：论文题目：断层防水煤柱的合理宽度设计专业：工程力学学生：代陆指导教师：张嘉凡摘要透水作为煤矿井下的五大自然灾害之一，对煤矿的安全生产有着极大的危害。

根据大量的统计资料表明，79.5%的矿井突水都与断层有关，防水煤柱的留设作为矿井水灾预防的主要手段，其宽度的合理设计对于矿井的安全生产有着极其重要的意义。

本文对于防水煤柱的宽度设计，将其分为矿压影响区，有效隔水区以及断层影响区三个部分，分别进行宽度计算公式的推导并分别计算，较之原来的方法，多考虑了矿压影响带对于防水煤柱的影响，使其更加合理，更加安全。

关键词：断层；防水煤柱；矿压影响；屈服区；有效隔水区；断层影响No. ：Subject ：Reasonable width of the fault waterproof pillar design Specialty ： The Mechanics of EngineeringName ： Dai LuInstructor：Zhang JiafanABSTRACT：As one of the five natural disasters in the coal mine,penetration have a great harm to coal mine production safety.According to a large number of statistics,79.5% of the mine water inrush have contacts with fault.Waterproof coal pillars is a primary means of mine flood prevention,the rational design of the waterproof coal pillars' width has great significance for mine safety production.In this article, the waterproof coal pillar width design will be divided into mine pressure affected zone,effective impermeable area and the fault-affectedzone.Deduced and calculate the width of the formula Pared with the original method,Give more consideration to the influence of mine pressure affected zone on waterproof pillar,make it more reasonable and more secure.Keywords:fault; waterproof pillar; mine pressure affected; yield zone; effective confining District; fault affected zone目录目录 (1)第一章绪论............................................................................................................ - 1 -1.1国外防水煤柱宽度设计的现状.................................................................... - 2 -1.2国内防水煤柱宽度设计的现状.................................................................... - 5 -1.2.1大板裂隙理论[4] ............................................................................... - 5 -1.2.2极限平衡理论[4] ............................................................................... - 6 - 第二章防水煤柱区域的划分................................................................................. - 10 -2.1矿压影响区............................................................................................... - 10 -2.2断层影响区............................................................................................... - 11 -2.3有效隔水区............................................................................................... - 11 - 第三章矿压影响区煤柱宽度的计算 ...................................................................... - 13 -3.1地板破坏区最大深度及其位置的计算 ....................................................... - 13 -3.2当断层倾角较小时矿压影响区煤柱宽度的计算......................................... - 14 -3.3当断层倾角较大时矿压影响区煤柱宽度的计算......................................... - 16 -3.4建立力学模型求解屈服区的宽度 .............................................................. - 17 -3.5煤柱极限强度的确定 ................................................................................ - 22 - 第四章有效隔水区的宽度计算 ............................................................................. - 23 -4.1有效隔水区的宽度计算............................................................................. - 23 -4.2安全系数与失稳概率 ................................................................................ - 24 - 第五章断层防水煤柱的宽度计算.......................................................................... - 28 -5.1断层倾角较小时 ....................................................................................... - 28 -5.2断层倾角较大时 ....................................................................................... - 28 - 第六章应用实例................................................................................................... - 30 - 第七章结论.......................................................................................................... - 32 - 致谢 ...................................................................................................................... - 33 - 参考文献 ............................................................................................................... - 34 -第一章绪论最近一些年来,由于大量的开采以及使用，浅部的煤炭资源逐渐趋于枯竭,煤矿资源的开采被迫不断向深部延伸,深部的煤矿开采导致煤矿突水事故的发生频率越来越高。

综放工作面小煤柱沿空巷道矿压规律与围岩强化控制技术研究方案论证报告吕临能化有限公司庞庞塔煤矿中国矿业大学2014年7月30日目录一、项目的背景和意义沿空掘巷是煤矿井下回采巷道的一种典型形式，它包括沿采空区边缘掘巷、与采空区之间留窄煤柱的沿空掘巷两类情况。

由于沿空掘巷可以充分借用工作面回采活动造成的特殊顶板结构来优化巷道围岩应力环境，显著提高煤炭资源回收率，简化采掘接替工艺，在我国越来越多的矿井生产中采用沿空掘巷。

吕临能化有限公司庞庞塔煤矿主采的5#、10#煤层赋存厚度大，煤质较软，地应力高，且开采强度大，再叠加工作面采动压力影响，导致大量沿空巷道矿压显现剧烈，突出表现为巷道两帮急剧收敛，底板臌起，根据前期调研表明，沿空巷道实体煤帮收敛量达到以上，两帮局部的收敛变形量可达2m多，底臌量能够达到，致使巷道断面不能满足正常行人、生产要求，巷道需进行大量的维护，既增加生产成本，又影响正常生产，沿空巷道围岩的控制难题成了庞庞塔矿亟待解决的问题。

针对此问题，项目主要研究小煤柱沿空巷道覆岩结构活动特征与应力分布变化特征、受本工作面二次采动影响时顶板结构对沿空巷道围岩变形的影响规律、小煤柱沿空巷道产生大变形的机理与关键影响因素，并提出沿空巷道断面强化控制技术，确保巷道断面满足需要。

二、国内外研究开发现状和发展趋势对于该类条件下的沿空巷道控制问题，国内外很多学者做了大量的研究工作。

留窄煤柱沿空掘巷由于处于采空区边缘煤体是己卸载的松弛区，煤体深处是能够承载的塑性区和弹性区，所以沿空掘巷是在原先的松弛区掘进。

在松弛区沿空掘巷又破坏了原来平衡状态，支承压力的垂直应力分布向煤体深部移动，一般向煤体深部移动的距离约为新掘巷道的宽度。

由于应力的重新分布，巷道的顶帮会有明显的变形。

留窄煤柱沿空掘巷应力分布依据煤、岩性质和窄煤柱宽度的不同，垂直应力的高峰值也不同，既有可能使新掘的巷道处于支承压力高峰之下，引起巷道剧烈变形维护困难，又有可能使得巷道处于应力降低区，巷道维护简单。

确定煤柱合理尺寸的因素是煤层所受压力的大小以及煤柱本身的强度。

在通常情况下，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。

煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。

在选择合理煤柱尺寸时须综合分析确定。

目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。

1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。

工作面停采线至上（下）山的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为20m；对于厚煤层约为30～40m。

2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为8～15m。

对于厚煤层约为30m。

3、运输大巷一侧煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为20～30m；对于厚煤层约为25～50m。

4、回风大巷一侧煤柱宽度：对于薄及中厚煤层约为20m；对于厚煤层约为20～30m。

5、采区边界两个采区之间的煤柱宽度为10m。

6、断层一侧煤柱宽度根据断层落差及含水等具体情况而定：落差大且含水时留30～50m；落差较大留10～15m；采区内落差小的断层通常不留煤柱。

应当指出：大巷布置在较坚硬的岩层中，或大巷距煤层垂距在20m以上时，一般不受采动影响，其上方不留设护巷煤柱。

采区内留设的煤柱可以回收一部分，如区段隔离煤柱、上（下）山之间及其两侧的煤柱等。

留小煤柱沿空掘巷技术的研究与应用留小煤柱的目的是将巷道与采空区隔离，防止采空区的水与有害气体串入巷道，危及安全生产，合理的小煤柱尺寸不仅对提高煤炭采出率具有重要意义，而且关系到采区巷道能否稳定这一重要问题。

大量的实践证明，合理的小煤柱尺寸在很大程度上决定着该类巷道的稳定性。

如何根据巷道围岩的具体条件，合理确定沿空巷道煤柱的尺寸，对于巷道安全和工作面正常生产具有重要意义。

红岭煤矿在总结1500工作面和1503工作面采用留小煤柱沿空掘巷的经验上，通过对其掘进期间顶底板变化分析，确定更合理的煤柱，在1505下巷进行沿空掘巷的研究与应用，取得了很好的效果，十分值得推广使用。

二、成果内容（一）工作面概况1505工作面上部FB57断层保护煤柱，下部为1507工作面采空区，南部为14采区采空区，北部连接15采区轨道二平巷、15采区胶带下山（二平巷）、15采区专用回风下山。

煤层平均厚度7.0m，煤层倾角平均18°，1505下巷沿煤层底板掘进，采用型号为EBZ-160型悬臂式掘进机掘进。

坚持“一掘一支”和“多工序平行作业”的正规循环作业方式，一次成巷，不留尾工，采用“三八”制作业方式。

（二）煤层顶底板情况煤层在工作面直接顶为砂质泥岩，平均厚度4.16m；基本顶为中-细粒砂岩，平均厚度15.07m，直接底为细粒砂岩，平均厚度1.58m；基本底为细粒砂岩，平均厚度4.8m，硅质胶结，较坚硬，难垮落。

（三）地质构造该工作面二1煤层结构简单，煤层倾角14～22°，平均18°，煤层厚度6.8～7.1m，平均7.0m。

煤种为贫煤，呈黑、灰黑色，玻璃～强玻璃光泽，条痕为黑褐色，阶梯状，参差状断口，以碎块状为主，局部为层状及条带状结构，内生裂隙发育。

存在一层厚度0.03～0.1m的泥岩夹矸，属稳定厚煤层。

1505工作面下巷：掘进后期将揭露F401断层，该断层走向189°，倾向99°，倾角84°，落差0～2.5m，对工作面下巷掘进有一定影响。

沿空掘进窄煤柱合理宽度留设及支护分析摘要：本文以淮北矿业集团许疃煤矿72316风巷掘进施工为背景，通过理论计算得出沿空掘进小煤柱的合理宽度，并通过对锚带网索支护巷道的矿压观测来进一步验证沿空掘进煤柱宽度的合理性。

关键词：沿空掘进；小煤柱；宽度；支护引言：沿空掘进的主要作用是封闭上区段采空区，防止采空区瓦斯泄漏和老空水溃入，并有效阻止采空区矸石窜入，并且沿空掘进可以很大程度上提高煤炭资源的采出率，但是在实际的生产过程中，沿空掘进煤柱宽度过小，工作面在回采过程中，煤柱不能有效支撑上区段的侧向应力，导致煤柱被压裂破坏严重，煤柱宽度过大，则难以维护，会造成资源浪费，因此开展煤矿沿空掘进煤柱宽度的研究具有重要意义。

1.地质条件简介许疃煤矿72316工作面位于83下采区下山右翼第三阶段，北到工广保安煤柱，南到采区下山保安煤柱，西邻72314工作面（已回采），东邻72318工作面（尚未准备），72煤煤层厚度3.80～8.60m，平均4.80m，煤层倾角7°～27°，平均15°，黑色，粉沫状及粒状，金刚光泽，条带状结构，内生裂隙发育，阶梯状断口，属半亮型煤，煤类为肥煤。

72煤顶底板岩性具体见表1所列。

2.窄煤柱合理宽度的确定许疃煤矿72316工作面沿空掘巷，窄煤柱两侧分别是72314工作面采空区和72316风巷，根据极限平衡理论，窄煤柱合理宽度计算公式如下：B=X1+X2+X3。

式中：B为煤柱宽度；X1为工作面开采后采空侧煤体中产生的塑性区宽度，其值按下式计算；X2为考虑煤层厚度较大而增加的煤层稳定系系数；按（X1+X3）（30%～50%）计算；X3为锚杆有效长度，取1.2m。

其中X1可按下式计算（见图1(1)）：式中：m为煤层厚度，取4.8m；A为侧压系数，A=μ/（1-μ），泊松比μ=0.17，A=0.21；φ0为煤层界面内摩擦角；取18°；C为煤层界面黏结力，取2MPa；K为应力集中系数，一般取3；γ为岩层平均容重25KN/m3；H为巷道平均埋深，600m；PZ为锚杆对帮部的支护阻力，因上区段采空区处支护已拆除，可取PZ=0。