浅埋厚煤层分层开采保护煤柱合理宽度研究

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厚松散层超薄基岩煤层开采防砂煤岩柱留设研究

厚松散层超薄基岩煤层开采防砂煤岩柱留设研究王福清【摘要】为了解放皖北百善煤矿浅部压煤,合理留设煤层安全保护煤岩柱,采用理论计算和相似材料模拟实验,对厚松散层超薄基岩浅部煤层开采引起覆岩破裂特征及规律进行分析,结果表明,覆岩活动与裂隙发育主要受基本顶关键层控制,采动裂隙呈“马鞍形”分布,垮落带高度保持在9m左右,防砂煤岩柱高度应不小于13．5m。

现场通过窥视孔实测得到基本顶位于8．0~13．0m层位,冒落带高度大约为6．0~8．0m,防砂煤岩柱的高度应不小于14m。

根据研究和实测,最终将40~60m的安全煤岩柱改设为15m的防砂煤岩柱,可解放9．5Mt左右压煤量,延长矿井的服务年限8~10a。

【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】3页(P24-26)【关键词】厚松散层;超薄基岩;风化基岩;防砂煤岩柱【作者】王福清【作者单位】皖北煤电集团公司百善煤矿，安徽淮北235154【正文语种】中文【中图分类】TD822.3［引用格式］王福清.厚松散层超薄基岩煤层开采防砂煤岩柱留设研究［J］.煤矿开采，2015，20 (2) : 24－26.皖北百善煤矿煤层上覆有巨厚松散层沉积，在勘探和设计开采时，为安全生产，在浅部留设了40～60m安全煤岩柱，形成了14.0Mt呆滞煤炭，长期得不到及时开发利用，严重制约着矿井生产［1］。

随着矿井进入后期开采，解决浅部超薄基岩段煤层开采面临的溃砂问题，合理留设防砂煤岩柱，成为矿井面临的首要技术难题［2］。

本文根据百善矿基岩风化带特性，在分析64采区地质条件的基础上，采用经验公式计算、相似模拟以及现场实测相结合的方法，分析了厚松散层超薄基岩浅部煤层开采引起上覆岩层破裂特征及规律，完成了防砂煤岩柱的合理留设，为相似条件下矿井防砂煤岩柱的留设提供参考和依据。

百善煤矿64采区上覆基岩厚度为18.0～50.7m，新生界松散覆盖层厚平均为140m，开采已逼近浅部基岩风化带，6415工作面位于64采区浅部，该面为提高上限试采工作面，距离基岩风化带最近处为25m。

特厚煤层动压巷道护巷煤柱合理宽度研究

特厚煤层动压巷道护巷煤柱合理宽度研究雷银豹;晋智毅【摘要】针对某矿9＃煤特厚煤层9－704综放工作面动压巷道在本工作面回采过程中，出现变形量过大难以控制的问题，采用理论分析、数值模拟及现场变形实测等手段对特厚煤层综放工作面区段动压煤柱应力分布和动压巷道变形进行研究。

极限平衡法表明在该条件下动压巷道护巷煤柱宽度不应小于24.5 m．数值分析表明，煤柱宽度大于26 m时能够较好地控制煤柱的应力及变形，最终确定该动压巷道护巷煤柱宽度为26 m．现场实测表明，动压巷道变形过大的原因在于护巷煤柱留设宽度过窄。

动压巷道护巷煤柱宽度的计算必须考虑煤柱沿相邻工作面采空区方向及本工作面方向塑性区的宽度。

该研究对类似条件下动压巷道护巷煤柱的留设宽度具有一定借鉴意义。

%Limit equilibrium method shows that pillar width for roadway maintenance in dynamic pressure road -way should't be less than 24.5 m.Numerical analysis shows that it can better control the stress and deformation of coal pillar when the coal pillar width is greater than 26m.Ultimately determines the pillar width for roadway maintenance in dynamic pressure roadway is 26 m.The field measurement shows that the deformation of dynamic pressure roadway is too large because of the coal pillars width is too narrow .For the similar condition , the width of coal pillar has cer-tain reference significance .The calculation of pillar width for roadway maintenance in dynamic pressure roadway must consider the width of plastic zone along the direction of nearby working face goaf and the working face .The study has a certain reference significance forunexploited coal width for roadway maintenance in dynamic pressure roadway under the similar condition .【期刊名称】《山西焦煤科技》【年(卷),期】2016(040)002【总页数】4页(P23-26)【关键词】特厚煤层;综放开采;动压巷道;采动变形;煤柱宽度;极限平衡法;数值模拟;现场变形实测【作者】雷银豹;晋智毅【作者单位】霍州煤电集团庞庞塔煤矿，山西临县 033200;霍州煤电集团庞庞塔煤矿，山西临县 033200【正文语种】中文【中图分类】TD353·试验研究·回采巷道护巷煤柱的留设宽度是采矿工程中一项重要的课题，留设宽度过大，容易造成资源浪费；留设宽度过小，容易造成巷道失稳，进而影响安全以及高产高效开采。

不整合地层下开采防水煤柱合理宽度的研究

ｍｉｉｇｕｄｒｔｅｕｃｎｏｍｉｙｓｒｔｎｎｎｅｈｎｏｆｒｔｔａａ
ＣＡＯｕｊ，ＷＡＮＧｉ— ｎＩＨｏｇｇａｇＱｉ—ｕＪｎａ，Ｊｎ－ｕｎ（ｃｏｌｆＣｖｌａｄＥｎｉｎｎａｇｎｅｉｇ，ＵｎｖｒｉｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙＢｅｉｇ，Ｂｅｉｇ１０８，Ｃｎ）ＳｈｏｉｉｎｖｒｍｅｔｌｏｏＥｎｉｅｒｎｉｅｓｔｏｃｅｃｎｃｎｌｇｉｎｙｊｉｎ００３ｈｉａｊ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｅｍｎｕｔｒａｙａｅａｇｌｒｕｃｎｏｍｉ．Ｉｒｅｏｐｅｅｔｗａｅｌｗｉｇｆａ — ｅｓａａｄｑａｅｎｒｒｎｕａｎｏｆｒｔｙｎｏｄｒｔｒｖｎｔｒｆｏｎｒｃｔｒｄｚｎｆｏｅｌｉｇｓｒｔｏｎｃｅｕｔｒａｙｔｉｎｃｓａｙｔｅｅｔｉｄｈｏｈａｅａ — ｕｅｏｅｏｖｒｙｎｔａａｃｎｅｔｄｑａｅｎｒ，ｉｓｅｅｓｒｏｓｔａｃｒａｎｗｉｔｆｔｅｌｔｒｌｗａ
。中图分类号：Ｔ３５Ｄ２文献标识码：Ｂ文章编号：１０ —４５（０２３０６４０４０１２１）０ —０６ —０
Ｒｅｅｒｈｏｅｓｎａｌｄｈｏｔｒｏｆｃａｉｌｒｗｈｎｓａｃｎｒａｏｂｅｗｉｔｆｗａｅｐｒｏｏｌｐｌｅａ

138-浅埋中厚煤层护巷煤柱合理宽度研究

度、密实程度直接相关，因此煤体的波速就可以间
接反映煤块抗压强度以及内部破坏情况，通过回采
巷道两帮不同深度处声时和波速的变化规律，可以
确定巷道周围围岩的松动圈大小。
槡 Vp =
E（ 1 － μ） ρ（ 1 － μ）（ 1 － 2μ）
（ 1）
槡 Vs =
E 2ρ（ 1 + μ）
（ 2）
106
3 煤柱塑性破坏区及应力分布情况研究
1 工程地质条件
神东集团昌汉沟煤矿地处鄂尔多斯地区，可采煤层为 9 层，除 5 －1 煤层外，其余煤层厚度大部分在 2. 2m 以下，约占井田储量的 69. 4% 。四煤组的 4－1上，4－1，4 －2中三个煤层均为中厚煤层，可采厚度分别为 0. 80 ～ 5. 05m，0. 80 ～ 5. 23m，0. 89
JIANG Li-shuai，LIU Hong-tao，LIAN Xiao-yong，ZHANG wei-wei
（ Faculty of Resources and Safety Engineering，China University of Mining ＆ Technology （ Beijing），Beijing 100083）
标，松动圈测试实质上是应用超声波在不同介质中
传播速度的不同来预测围岩的破坏情况，当煤体的
尺寸较小、作用外力较小时，相应变形也较小。根
据超声波纵波波速与介质的弹性参数之间的关系式
（ 1）和式（ 2）可以看出超声波在煤体中的传播速
度与煤体的弹性模量、泊松比以及密度有关，而煤
体的弹性模量、泊松比和密度与煤块自身抗压强
模拟能够较好地反映煤柱的力学状态。
面上的煤柱区的应力分布如图 4，图 5 所示。

浅埋煤层大采高护巷煤柱尺寸优化设计研究

浅埋煤层大采高护巷煤柱尺寸优化设计研究
赵保贵
【期刊名称】《河北化工》
【年(卷),期】2018(041)008
【摘要】针对台头前湾矿浅埋煤层煤柱留设过大的问题,为进一步提高矿井煤炭采出率,通过理论分析确定了矿井煤柱留设尺寸合理范围,利用UDEC数值模拟软件,最终确定煤柱尺寸为12 m,并进行工业性试验.实验结果表明:巷道顶板最大离层量达到105 mm,底鼓最大值达到294 m,两帮最大移近量达到348 mm,能够满足安全生产需求,说明煤柱宽度是合理的.
【总页数】4页(P44-47)
【作者】赵保贵
【作者单位】山西乡宁焦煤集团台头前湾煤业有限公司,山西乡宁042100
【正文语种】中文
【中图分类】TD353
【相关文献】
1.浅埋大采高煤层群开采覆岩结构及矿压特征分析 [J], 黄克军;黄庆享;赵萌烨;廖敬龙;张元振
2.浅埋大采高煤层过空巷矿压规律研究 [J], 刘吉存
3.浅埋大采高煤层过空巷矿压规律研究 [J], 贾长东
4.浅埋大采高煤层过空巷矿压规律研究 [J], 贾长东;
5.大采高浅埋煤层工作面矿压显现特征模拟及试验分析 [J], 杨登峰;张拥军;徐文协;王观群;高祥壮
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浅埋煤层大采高工作面区段煤柱尺寸优化研究

浅埋煤层大采高工作面区段煤柱尺寸优化研究商铁林;索永录;魏迎春【摘要】以榆林地区浅埋煤层大采高工作面区段煤柱为研究对象,分析了上覆岩层的垮落结构和区段煤柱的受力状态,推出了区段煤柱合理宽度的理论计算公式,指出计算机FLAC3D数值模拟优化区段煤柱尺寸的研究方法,阐明实验室相似材料模拟实验内容与方式以及监测煤柱应力与回采巷道变形监测点的具体布置方法,研究结论对榆林地区煤矿区段煤柱尺寸优化设计和安全高效生产以及促进矿区可持续发展具有重要的现实意义.【期刊名称】《榆林学院学报》【年(卷),期】2018(028)006【总页数】4页(P6-9)【关键词】区段煤柱;尺寸优化;理论计算;数值模拟【作者】商铁林;索永录;魏迎春【作者单位】榆林学院能源工程学院,陕西榆林 719000;西安科技大学能源学院,陕西西安 710054;榆林学院能源工程学院,陕西榆林 719000【正文语种】中文【中图分类】TD353陕北侏罗纪煤田位于榆林市境内，包括神府、榆神、榆横三个国家规划矿区，累计探明及预测煤炭资源量2111.73亿吨，区内构造简单，煤系总体呈由东南向北西缓倾的单斜，倾角1～3°，煤层埋藏较浅，各主要可采煤层结构均为简单至较简单，煤层稳定性及连续性好，是世界上少有的内陆三角洲成因巨大型煤田[1-2]。

煤炭工作面开采过程中，回采巷道的布置方式主要有4种，分别是留较大煤柱护巷、沿空掘巷(留窄煤柱)、沿空留巷[3]和沿空成巷(何满朝院士提出的110和N00工法，其核心是切顶卸压自动成巷技术)。

榆林地区煤炭开采应用留设较大煤柱护巷，大采高工作面的区段平巷大多采用双巷掘进方式，即在工作面回采之前，利用掘进机或连续采煤机掘出胶带运输平巷和辅助运输平巷，如图1所示。

上区段辅运平巷作为本区段回风平巷使用，本区段辅运平巷作为下区段回风平巷使用。

位于双巷之间的区段煤柱在煤炭开采过程中经历了掘进(A—A断面)、一次回采(B—B和C—C断面)、二次回采(D—D和E—E断面)的扰动影响。

浅谈深部开采保护煤柱的设计方法

深部开采保护煤柱的设计方法
杜长在（开滦集团钱家营矿业分公司，河北唐山０６３３０１）
摘要：煤柱的利用，主要是为了保证在煤炭开采的过程中，工作人员的生命财产安全得到保障，从而在煤矿开采区留下一部分不被开采的区域，这一段区域叫做煤柱。煤柱的作用不单单是用来保护煤炭开采人员的生命安全，还可以用来衡量煤炭开发区的开采量的多少。因此，合理设计煤柱是煤炭开采行业中的重点，也是诸多地理与测量工程学者们着重考虑的问题。伴随着我国采矿行业的发展，在保护煤柱的设计上逐渐找到了核心处。其中，在煤柱尺寸的确定上，发现了以开发深度与开发厚度为核心决定条件，以及凭借地表的移动和变形进行合理设计。本文所论述的重点，便是从开发深度，开发厚度以及煤炭开采地区的地表移动与变形进行分析，然后对这三方面具体实施方法提出建设性的建议，使得我国煤炭开采工程中的煤柱设计合理，有效的保障煤炭开采人员与工作人员的生命财产安全，促进我国采矿事业的发展。
关键词：深部开采；煤柱；设计
煤炭的开采一般是在地下进行的，但是其开采活动确是能够影如何设计出合理的保护煤柱，缓解地表移动与变形，阻止岩层断裂响到地表，通过地表的变化反应出来。这往往会波及到煤炭开采区现象的恶化，是煤柱合理设计的重点与难点所在。通常在开采前，要周围的一些建筑设施，对于人民的生命财产安全也会产生影响。因依据地质状况估算地表的各种移动情况和变性可能，进行简单的预此，保证煤炭开采区的稳定，不对周边建筑设施造成影响，煤柱的搭测，经过公式计算后，计算结果与实际发生的结果之间通常存在这建便是极其重要的。所谓煤柱，便是在煤炭开采时故意不去开采的百分之十到百分之三十左右的偏差。部分煤矿，起到支撑的作用，用来保护开采区上地表部分的地基与２深部开采保护煤柱的设计注意问题的解决方案建筑设施。２．１开发深度的解决方案然而，随着一个矿区煤炭开采量的不断增多，开采深度的不断随着矿石层开采深度的不断加深，煤柱的尺寸规格宽度有所增加大，不经过计算的煤柱设计已经不能够保证煤炭开采区的稳定与加，但在大部分的地质中，当开发深度达到１６００ — １７００ｍ时，煤柱的煤柱的稳定，易造成煤柱的损坏以及开采区的坍塌，造成灾害，对煤宽大会达到最大值，这个最大值理论存在于２５０ — ２６０ｍ之间。此后，炭开采人员的生命财产安全造成威胁。因此，对于煤柱设计人员来随着开采深度的进一步增加，煤柱的设计宽度却逐步的减少。大多说，根据开采深度，开采厚度以及开采区地表的移动与变形进行合数地质情况当中，当开发深度达到２６００ — ２７００ｍ时，已经达到了大理计算，开发出保护煤柱设计的新的方法。这也是本文所主要论述多数地质的安全开采深度，基础岩石覆盖层的位移角度达到了９Ｏ与分析的重点，以求为我国煤炭开采事业提供一份有力的煤柱设计度，此时的煤矿开采区已经不需要煤柱的留设了。这是以平地区域依据与方案。矿质开采为例。假如矿质存在与倾斜度较大的区域时，则是另一种１深部开采保护煤柱的设计注意的三个问题情况。当煤矿的倾斜角度达到６０度左右的时候，比之水平的煤矿１．１开发深度层，其安全开采深度会减小１２００ — １４００ｍ左右。由于煤炭资源通常存在于地表以下的土壤层中，因此，开采煤２．２开发厚度的解决方案炭资源不可避免的会进行地下工作。随着开采深度的加深，煤柱的当开采的深度保持在一定的程度时，随着矿质开采的厚度不断尺寸也要进行相应的规律性变化。要以煤炭开采区域的地表层为考增加，煤柱尺寸也有所变化，表现为随着厚度的增加呈现非线性的虑基点，充分的考虑到地表层上的建筑设施对其施加的力的作用，增长状态。由于其曲线的坡度逐渐平缓，因此是三次函数的关系，而计算其变形值以及临界变形值，然后继续进行反演算分析，这都是并非是简单线性关系。而当矿产区开采时开发厚度保持在一定程煤柱设计的前提基础。影响开发深度的因素有很多，不同地区的地度，开发深度有所差异时，比之较浅层区域的开采，在深层区域开采质结构特点以及土壤性质的差异也会造成开发深度的差异。因此，的保护煤柱增加的幅度要更大，另外，当开采厚度达到一定程度时，设计保护煤柱时要考虑到实际地质所能承受的最大开发深度，在利可以不设计煤柱，这里存在一个最小开采厚度的概念，随着开采深用微积分的计算方式，计算出不同深度下的煤柱不同规格。煤柱的度的加深，最小开采厚度也在不断的增加。２．３地表移动与变形的解决方案尺寸与开发深度之间呈第一象限抛物线性关系，随着开发深度的增加，煤柱的尺寸也会增加，当达到一个峰值的时候，此时的煤柱尺寸在当前煤炭资源开采过程中，预先计算地表移动与变形，运用最大。之后随着开发深度的增加，煤柱的尺寸逐渐减小，直至到一定最多的方法，便是概率积分法。通过对于矿质区的实际测量得到预深度后为止。计参数。对于一个煤矿开采区来说，参数的变化遵循的一定的规律。１．２开发厚度该方法可以适用于任何地形，任何形态的体地表移动与形变估计。由于煤炭开发区上层地表的岩石覆盖层以及地表的沉陷过程运用起来方便，适应性强，预测精度高。且依据参数电脑绘画出来的的影响，使得开发厚度对煤柱的影响很大。其具体表现为，随着开发立体图像可以更好的反映出地表的移动情况与后续的形变估测。这厚度的增加，会使得地表的形变程度增加，进而促进地表进行移动。个方法在当前我国的矿质开采工作中得到了广泛的应用，成为目前例如，地表上岩石层的移动角度会随着开发厚度的增加而具有减小使用次数最多，范围最广的预计方法。的趋势。煤柱的设计规格与开发厚度也存在线性关系，不过是上凸结束语性线性关系。随着开发厚度的增加，煤柱的尺寸也有所增加，但曲线矿山的开采过程中，内部矿物质的开发会使得山体中空，极易却是随着开发厚度的增加而逐渐趋于平缓，斜率逐渐减小。其方程发生危险的坍塌事故。保护煤柱的设计与应用可以有效的增加开矿式最终表现为以开采厚度为自变量，煤柱宽度为因变量的一元二次区的稳定性与安全性，保护开矿工人的生命财产安全。通过对开发方程，这便是开发厚度与煤柱设计规格之间的规律。深度，开发厚度以及地表的位移与变形进行分析与解决，设计合理１＿３地表移动与变形的保护煤柱，使得我国各大矿区保持自身稳定，促进我国煤矿事业地表的移动与变形大多数是由于地下矿物质的开采从而引起的发展。的周围岩石层的位移与变形。随着地下矿物质开采量的不断增加，参考文献１］邹友峰，胡友健，郭增长．采动损害与防护【Ｍ］．徐州：中国矿业大学开采区被逐渐的放空放大，从而使开采区顶层岩石部发生弯曲形［出版社．１９９６．变，层次分离，裂痕四布甚至岩层断裂坠落的现象发生。而这些由于２１姚顽强，汤伏全，用影响椭圆法确定建筑物保护煤柱［Ｊ】．西安矿业开采导致的地表移动与形变的恶性结果会进一步的促使地表进行『学院学报，１９９７，１７（３）：２３７ — ２４１．进一步的变形与位移。这种位移与变形会直接影响到煤柱的设计，

综采工作面煤柱合理留设宽度的确定

2 数值模型建立及研究方案 2.1 数值模型建立以某工作面为研究对象，该采区工作面煤柱宽度为 18m，巷道宽为 5m，高为 4m，模型尺寸 500m× 120m×100m，上覆岩层厚度为 100m、侧压力系数为 1.2，容重为 22.54kN/m3。模型四周为固定边界，底面固定，模型上面为自由面。煤矿岩体物理力学参数如表 1 所示。 2.2 研究内容通过采用 FLAC3D 数值模拟分析软件进行数值
煤柱水平应力/MPa
煤柱水平应力/MPa
-15m -10m -5m 5m 10m 15m 20m
5
10
15
20
距离采空区域距离/m
（d）20m
图 2 不同煤柱宽度下的垂直应力曲线图
由图 2 可知，不同煤柱下的垂直应力是随着回
采长度的变化进行动态变化的一个过程，当采掘工
作面距监测点 20m 至-15m 时，垂直应力增长速度加
收稿日期：2021-01-22 作者简介：高飞（1994—），男，山西临县人，西山煤电西曲矿。
以某矿为研究背景，采用数值模拟的方法对工作面开采过程中煤柱垂直应力、水平应力进行研究，得出煤柱留设的
合理宽度。研究表明：煤柱垂直应力变化表现出先增加后减小的特征，即随着煤柱宽度的增加应力呈现双峰变化；
水平应力随着煤柱宽度的增加而增大，呈现单峰变化；煤柱宽度范围在 14-16m。本研究成果可为类似地质条件下
（c）16m
煤柱水平应力/MPa
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
0
-15m -10m -5m 5m 10m 15m 20m
5
10
15
20
距离采空区距离/m
（d）20m

综放开采护巷煤柱合理宽度优化研究

Ｒ＝Ｒｃ（０．７７８＋０．２２２Ｂ／ｈ）ｈ为煤柱高度。联立方程，取平衡时的极限值，即：［（日＋Ｄ）Ｈ一（Ｄｃｏｔ６）／４］ｙ／１０００Ｂ＝
ｃ
护巷道，其是支撑作用主体，护巷煤柱宽度对资源采出率、经济效益等有着十分显著的影响。对于综
时巷道围岩变形剧烈，大于２ＯＩｎ之后巷道围岩变形趋于平缓，增加煤柱宽度并不能有效地减少巷道围岩变
形，巷道支护系统是围岩变形的主控因素，并最终确定护巷煤柱的合理宽度为２０Ｉｎ。关键词：综放开采；巷道围岩变形；护巷煤柱；煤柱宽度
煤柱的宽度必须保证煤柱的极限载荷ｏｒ不超
ｋｙＨ＋Ｃｏ／ｔａｎ￣Ｐｏ）
其中，为煤层开采厚度。
㈤
收稿日期：２０１３—０５—１４
作者简介：王
磊（１９８９一），男，河南夏邑人，２０１２年毕业于河南理
２０１３年第９期
中州煤炭
总第２１３期
综放开采护巷煤柱合理宽度优化研究
王磊，王晓东，杜志刚，周红
（１．山西煤炭进出口集团公司大平煤业有限公司，山西长治０４６２０３；２３２０００）２．安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南２３２０００；３．安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南

综放开采合理护巷煤柱宽度研究

摘要：据新柏矿 “ 软一硬 ”复合顶板的５赋存状况，通过理论分析和数值模拟，对不同煤根两煤
柱宽度时沿空掘巷系统围岩应力分布和破坏特征进行了研究，对不同煤柱宽度时的巷道系统进行了综合
Ｓｕｙｏａｉｎｌｗｉｔｆｇｔｗａｒｔｃｉｇｃａｉｌｒｉｕｌｔｄｎｒｔｏａｄｈｏａｅｙｐｏｅｔｎｏｌｐｌａｎｆｌｙｍｅｈｎｚｄｔｐｃｖｎｇｍｉｉａｅｃａｉｅｏａｉｎｎｇｆｃ
ｓｍｉｒｒａｗａｒｉｇａｏｇｇｂｉｌｏｄｙｄｉｎｌｎｏ．ａｖＫｅｏｄ：ｄｉｉｇｒａｗａｌｎｏｙｗｒｓｒｎｏｄｙａｏｇｇｂ；ｃａ— ｉａｄｈ；ｓａｉｔｆｃａｉａｖｏｌｌｒｗｉｔｐｌｔｂｌｙｏｏｌｐｌｒｉｌ
ａｊｃｎｒｉｇｓｒａｅｓｃｏｓｄａｅｔｗｏｋｎｕｆｃｅｔｒ，ｗｈｃｒｖｄｓｒｆｒｎｅｔｈｅｅｍｉａｉｎｏｅｓｎｂｅｐｓｔｎｏｉｈｐｏｉｅｅｅｅｃｏｔｅｄｔｒｎｔｆｒａｏａｌｏｉｏｆｏｉ
ＵｎｖｒｉｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙＢｅｊｇ，Ｂｅｉｇ１０８ｉｅｓｔｏｃｅｃｎｃｎｌｇｉｎｙｉｉｎ００３，Ｃｉａｊｈｎ）
Ａｂｔａｔｎｖｅｏｈｃｕｒｎｅｃｎｉｏｆｓｆｏｆａｄｆｏｒｗｉａｄ５ｃａｅｍｎＸｉ－ａｓｒｃ：Ｉｉｗｆｔｅｏｃｒｅｃｏｄｔｎｏｏｔｒｏｎｌｏｔｈｒｏ１ａｉｎｂｉｉｈｓＣｏｌｒｆＴｕｔｇＣｏｌＦｅｄｈｔｅｓｄｓｒｂｔｎａｄｔｅｆｉｒｈｒｃｅｉｔｓｉｕｒｕｄｎｏｋｆｌｅｙｏａｉａｉｌ，ｔｅｓｒｓｉｔｉｕｉｎｈａｌｅｃａａｔｒｓｉｎｓｒｏｎｉｇｒｃｓｏｉｎｏｕｃ

保护煤柱留设标准

井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：每侧各为20m；工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：20m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；矿井煤柱留设煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。

通常，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。

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。

井田边界煤柱：30m；阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m；断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。

工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m；煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。

一般取10m；采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m；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。

浅埋煤层长壁开采矿压特点及其安全开采界限研究的开题报告

浅埋煤层长壁开采矿压特点及其安全开采界限研究的开题报告一、研究背景及意义浅埋煤层长壁开采是当前我国煤炭工业的主要开采方式之一。

与深部煤层开采相比，浅埋煤层开采具有煤层厚度大、埋深浅、地应力小、原煤品质高等优点，有利于提高煤炭生产效率和煤炭资源利用率。

但是，浅埋煤层开采矿压危害较大，易引发地表塌陷、山体滑坡等灾害，严重影响煤炭生产和周边环境安全。

因此，对浅埋煤层长壁开采的矿压特点和安全开采界限进行深入研究，对于制定科学合理的煤炭开采规划、提高开采效率和确保煤炭生产安全具有重要意义。

二、研究内容本研究旨在研究浅埋煤层长壁开采的矿压特点及其安全开采界限，具体包括以下内容：1.浅埋煤层长壁开采的矿压特点分析。

通过现场实测数据和数值模拟分析，研究浅埋煤层长壁开采过程中矿压行为的规律、矿压分布规律及其对地表的影响。

2.浅埋煤层长壁开采的安全开采界限研究。

通过实测和数值模拟分析，确定浅埋煤层长壁开采的安全开采界限，包括地应力、煤层厚度、采高等方面的限制条件。

3.基于矿体力学理论，为浅埋煤层长壁开采的安全生产提供技术支撑。

通过分析矿体力学理论，提出有效的煤层支护方案和矿山地质灾害防治措施，为煤炭生产提供技术支撑。

三、研究方法本研究采用现场实测和数值模拟相结合的方法，对浅埋煤层长壁开采的矿压特点及其安全开采界限进行研究。

具体研究方法包括以下几个方面：1.现场实测：选取典型的浅埋煤层长壁开采工作面，采用声波探伤仪、位移传感器等仪器对其进行实测，获取煤层变形、应力等数据。

2.数值模拟：采用FLAC3D等矿山软件进行数值模拟，建立浅埋煤层长壁开采的力学模型，模拟煤层变形、矿压分布等过程，分析其特点和规律。

3.理论分析：结合矿体力学理论，分析浅埋煤层长壁开采的矿压特点及其安全开采界限，提出有效的支护和防治措施。

四、预期成果及意义本研究预期能够获取浅埋煤层长壁开采的矿压特点和安全开采界限，为煤炭生产提供科学合理的技术支撑。

浅埋厚煤层大巷保护煤柱尺寸留设研究

浅埋厚煤层大巷保护煤柱尺寸留设研究
田柯
【期刊名称】《华北科技学院学报》
【年(卷),期】2024(21)2
【摘要】留设煤柱护巷道目前仍是中国许多矿井的主要护巷道方式,但同时也损失了巨大的煤炭资源。

煤柱留设的长度也是影响煤柱稳定性和巷道围岩稳定性的关键所在,其安全长度的留设,更有利于改变围岩应力分布条件,隔离工作面采空区,维护巷道围岩稳定具有重要的作用。

区段煤柱留设宽度与煤矿采区埋置深度、工作面倾角、煤层高度、巷道顶底板围岩等具有相关联系。

不同煤矿开采条件不同,不同矿区都
有自己留设煤柱的宽度方法。

因此,本论文针对某煤矿西翼带式运输大巷煤柱安全
宽度等问题展开研究,分析煤柱内的应力分布、变形特征和塑性区分布,最终得出安
全煤柱宽度留设,论证该尺寸煤柱下,确保被保护的巷道在掘进过程中不引起失稳,这对于煤矿的安全生产来说至关重要。

【总页数】8页(P27-34)
【作者】田柯
【作者单位】山西能源学院矿业工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TD822
【相关文献】
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2.浅埋煤层开采水库周边保护煤柱合理留设研究
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5.浅埋深软岩中厚煤层小煤柱宽度留设及支护技术研究
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厚煤层开采合理煤柱留设探讨

ｉｎＢｒａａｐｕｋｕｒｉａｍｉｎｅ，ＦＬＡＣｎｕｍｅｉｒｃｌａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅＹｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎｆｏｃｏａｌｐｉｌｌａｒｓｗｉｔｈｄｉｆｅｒｅｎｔｗｉｄｔｈ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｒｅｍａｉｎｉｎｇｓｍａｌｌｐｉｌｌａｒｓｎｄａｗｉｄｅｐｉｌｌａｒｓｈａｖｅ
娄培杰
（１．中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州２２１１１６；
２．中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州
２２ｌ１１６）
摘要：为了能够对厚煤层资源充分的利用，研究了采用窄煤柱护巷技术提高特厚煤层的采
第４６卷第１期２０１４年第１期
ｄｏｉ：１０．１１７９９／ｅｅ２０１４０１００５
煤
炭工

程
Ｖｏ１．４６，Ｎｏ．１Ｎｏ．１，２０１４
ＣＯＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
厚煤层开采合理煤柱留设探讨
ＴｈｉｃｋＣｏａｌＳｅａｍ

综采工作面近断层开采下保护煤柱合理宽度留设

96 /矿业装备 MINING EQUIPMENT综采工作面近断层开采下保护煤柱合理宽度留设就目前的情况而言，在进行煤矿开采的过程中，加强综采工作中对于煤柱留设的保护措施研究，具有十分重要的意义，主要的意义表现在理论和显示两个方面：首先在理论意义上面，加强综采工作近断层开采过程中煤柱留设的研究，能够为后续的研究工作开先河，提供一定的理论基础，从而使煤柱留设工作能够更好的在方法论指引下发挥作用。

在现实意义上面，加强这方面的研究，也能够为今后的煤矿开采过程中，煤柱合理宽度留设提供有效的技术指导，从而使今后的此项工作能够更加科学化的开展。

由此可见，加强保护煤柱合理宽度留设工作的研究，具有十分重要的意义和作用。

1 矿井地质条件本文研究的的矿井位于山西省长治市。

矿井的具体情况如下：周边的地形为常见的土质山地，该矿区最近的居民区大约为28 km，同时开采的主要方式为常规开采模式。

整个矿区内的格局来看，一共分为四个开采区，设计生产的能力大约为850万t/a。

从上述的煤矿特点可以看出，矿井情况属于比较常见的矿井，从开采的技术特点来看特殊性不高，因此能够说明本次的研究具有一定的普遍对于目前的煤矿开采工作来说，在进行煤矿开采的过程中，对于煤柱留设的保护工作，成为了各个施工单位的工作重点方向。

也正是在这样的前提下，在进行煤矿开采的过程中，对于此项工作的研究也在逐渐的加深。

本文主要结合作者在山西三元煤矿工作中经历中的断案层开采经验，对现阶段煤矿企业对于煤柱留设工作提出了几点方法性的建议，以期能够为今后的煤柱留设工作提供微薄的理论帮助。

□ 彭红卫山西三元煤业股份有限公司性，能够为该地区大部分的煤矿作为留设研究的借鉴。

2 计算方法根据在进行开采之前工程单位所提交的报告情况来看，在本次开采工作中，主要应该对7号拐点位置进行测算。

经过计算，该地区的开采工作所造成的岩石移动大约为76 m，属于常规移动。

在了解到这一情况后，应该结合岩石移动的情况，对保护煤柱的宽度留设工作作进一步的研究，参数选择煤层厚度为24.74 m，整个矿区在开采的过程中，由于地表的开采工事和软土覆盖了移动角。

巨厚煤层综放开采区段煤柱合理留设宽度研究

ｆａｃｅａｓｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅＦＬＡＣｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｒｏｕｎｄ
ｔｈｅｃｏａｌｐｉｌｌａｒｗｈｅｎｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓａｌｓｏａｎａｌｙｓｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｄｉｓ－ｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｓｌｉｔｔｌｅａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒｉｓｇｏｏｄｗｈｅｎｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒｒａｎｇｅｓｆｒｏｍ１７．５—２２．５ｍ．Ｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｃｏｎｓｅ－ｑｕｅｎｃｅｏｆｓｉｄｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｂｕｔｍｅｎｔｓｔｒｅｓｓｏｎｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｈａｓｐｒｏｖｅｄｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｔｒｅｍｅｌｙｔｈｉｃｋｓｅａｍ；ｓｅｃｔｉｏｎａｌｃｏａｌｐｉｌｌａｒ；ｒａｔｉｏｎａｌｗｉｄｔｈ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

浅埋煤层孤岛工作面区段煤柱宽度优化

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图１区域平面Ｆｉｇ．１Ｐａｎｅｌｌａｙｏｕｔ
３０１０１工作面以及相邻３０１０１－１工作面赋存条件变化不大，平均埋深１２０ｍ，工作面煤层厚度１．８～２．０３ｍ，平均厚度２ｍ，倾角１°～３°，工作面倾向长度为１５０ｍ，采用综合机械化工艺回采，采区工作面回采巷道布置方式为双巷布置，地层综合柱状图如图２所示。
Ｗｉｄｔｈｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｅｃｔｉｏｎｃｏａｌｐｉｌｌａｒｉｎｔｈｅｉｓｌａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｏｆｓｈａｌｌｏｗｃｏａｌｓｅａｍ
ＺＨＡＮＧＪｉｅ１，２，ＢＡＩＷｅｎｙｏｎｇ１，３，ＷＡＮＧＢｉｎ１，２，ＷＵＪｉａｎｊｕｎ１，２，ＨＥＹｉｆｅｎｇ１，２，ＫＡＮＧＸｉａｏｊｉｅ１，２
２区段煤柱覆岩结构及应力演变特征
２．１区段煤柱覆岩结构演变特征保证巷道围岩及煤柱稳定必须以分析整个采
掘活动期间覆岩运动与矿山压力显现关系为前提［１６］。整个采掘活动期间，区段煤柱上方围岩结
９９０
西安科技大学学报２０２１年第４１卷
12X3
8!#9:Af+570`g2345= BCDEFG
PQON#abcJH;<);dH0e;123
12-X38!#6+57YZ[\ BCFGDE]^0_`2345
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Hale Waihona Puke 8!#9:57;<=>?@ABCDEF G

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K, K′, K″—不同应力集中系数图 1 煤柱的弹塑性变形区及应力分布
应用弹塑性极限平衡理论求得采空区上侧煤柱 (即巷道的上侧方是采空区 ) 屈服宽度为 [ 11 ]
2008年第 11期
x0
=
Mβ
2
ta
n
φ 0
ln
β(σyl
co
sαta
n
φ 0
+
2C0
+Mγ0
sinα)
β( 2C0 +Mγ0 sinα) + 2Px tanφ0
Research on ra tiona l w idth of protective coa l p illar for slic ing
m in ing in th ick seam w ith sha llow depth
PENG W en2qing1, 2 , WANG W ei2jun1, 2
( 1. Hunan P rovincia l Key L ab of S afety Coa l M in ing Technology, X iang tan 411201, China; 2. S chool of Energy and Safety Engineering, Hunan U n iversity of S cience and Technology, X iang tan 411201, Ch ina)
公式中引入开采扰动系数 , 故煤体屈服区宽度的通
用公式如下 :
x0
= 2
dMβ
tan
φ 0
ln
β(σyl
co
sαtan
φ 0
+
2C0
±Mγ0
sinα)
β( 2C0 ±Mγ0 sinα) + 2Px tanφ0
(3)
式中 d———开采扰动系数 , d = 115～310;
+ ———煤柱上侧 ;
- ———煤柱下侧。
Abstract: In order to set the rational width of the p rotective coal p illar for the slicing m ining in thick seam w ith a shallow m ining dep th and to have the main factors affected to the coal p illar w idth, the elastic2p lastic lim it equilibrium theory was app lied to analyze the seam dep th, seam thickness, seam inclination angle, coal hardness, gateway cross section, support resistance and other affected to the rational width set for the p rotective coal p illar. The simulation experiment with the sim ilar material was app lied to set the final rational w idth of the p rotective coal p illar for the No. 1 - 2 seam of Huojitu M ine. The results showed that the basic conditions of the coal p illar stability should have“the elastic core”w idth not tw ice less than the height of the coal p illar (or the m ining height). The rational set coal p illar and the effective support role of the coal p illar at the side of the goaf and gateway were the key to ensure the stability of the coal p illar and gateway surrounding rocks. W hen the width of the p rotective coal p illar in the top slicing of the first m ining block of Huojitu M ine was 20 m and the w idth of the coal p illar in the down slicing was 12 m , the total deformation of the coal p illar could be effectively controlled. Key words: stability of coal p illar; thick seam with shallow dep th; rational w idth; sim ilar simulation
,
kN /m3 ;
Px ———冒落岩石、支护设施等对煤柱的侧向
约束力 , M Pa。
由式 (1) 可得下侧煤柱的煤体屈服区宽度计
算公式为 :
x0
=
Mβ
2
ta
n
φ 0
ln
β(σyl
co
sαta
n
φ 0
+
2C0
-
Mγ0
sinα)
β( 2C0 - Mγ0 sinα) + 2Px tanφ0
(2)
为考虑生产扰动对煤体屈服区宽度的影响 , 在
β( 2C0 ±Mγ0 sinα) + 2Px tanφ0Fra bibliotek+
2M + r0
γ 1
H
tan
φ 0
+ C0
Pi
tan
φ 0
+ C0
(1
-
sin
φ 0
)
1 - sinφ0 2 sinφ0
-1
(7) 因此 , 由公式 (7) 可知 , 影响保护煤柱宽度留设的主要因素有煤层埋藏深度、煤层厚度、煤层倾角、煤的硬度、巷道断面大小、支护阻力等。
摘要 : 为了确定浅埋厚煤层分层开采保护煤柱的合理宽度以及获知影响煤柱宽度留设的主要因素 , 采用弹塑性极限平衡理论分析煤层埋藏深度、煤层厚度、煤层倾角、煤的硬度、巷道断面大小和支护阻力等对保护煤柱合理宽度留设的影响 ; 并利用相似材料模拟试验确定活鸡兔矿井 1 - 2煤层的保护煤柱的最终合理宽度。结果表明煤柱稳定的基本条件是弹性核的宽度应不小于煤柱高度 (即采高 ) 的 2倍 ; 煤柱宽度的合理留设及采空和巷道侧对煤柱实施有效的支撑作用是保证煤柱及巷道围岩稳定的关键 ; 活鸡兔矿井首采区上分层保护煤柱的宽度为 20 m , 下分层保护煤柱的宽度定为 12 m 时 , 能有效控制煤柱的总变形量。关键词 : 煤柱稳定性 ; 浅埋厚煤层 ; 合理宽度 ; 相似模拟中图分类号 : TD3224 文献标志码 : A 文章编号 : 0253 - 2336 (2008) 11 - 00014 - 03
第 36卷第 11期
2008年 11月
煤炭科学技术
COAL SC IENCE AND TECHNOLOGY
Vo l136 No111 Nov. 2008
采矿与井巷工程
浅埋厚煤层分层开采保护煤柱合理宽度研究
彭文庆 1, 2 , 王卫军 1, 2
(1. 煤矿安全开采技术湖南省重点实验室 , 湖南湘潭 411201; 2. 湖南科技大学能源与安全工程学院 , 湖南湘潭 411201)
(1)
式中 M ———区段平巷高度 , m;
α———煤层倾角 , ( °) ;
β———屈服区与核区界面处的侧压系数 , β
=μ ( 1 - μ) , 其中 μ为泊松比 ;
φ 0
———煤体内摩擦角
,
( °) ;
C0 ———煤体黏聚力 , M Pa;
σ yl
———煤柱的极限强度
,
M Pa;
γ 0
———煤体平均体积力
煤矿地下开采活动引起的岩层与地表移动 , 造成了地表上位于其影响范围内的建 (构 ) 筑物遭受不同程度的破坏。为了保护地表重要建 (构 ) 筑物 , 早在 19世纪初 , 人们就开始研究在地下开采时留设保护煤柱以减小开采引起的地表变形对建 (构 ) 筑物的损害。近百年来 , 各国学者都进行了不懈的探索和研究 , 并取得了丰硕的成果 [ 1 ] 。回
1 煤柱稳定的基本条件
留煤柱护巷必须保证巷道服务期内煤柱的稳定性 , 才能使巷道易于维护。煤柱越宽越稳定 , 但随着对巷道围岩应力分布及其对围岩破坏特征和程度的制约作用的进一步了解 , 发现护巷煤柱的宽度并非与巷道维护效果成正比 [ 9 ] , 而且宽煤柱会降低煤炭的采出率。因而 , 对于一个矿井 , 任何一个开采区域和开采煤层 , 都存在着合理确定煤柱尺寸的问题。回采或开掘巷道 , 在煤柱边缘会产生数倍于原岩应力 (一般按自重应力 γH, γ为岩层容重 ; H 为采深 ) 的集中应力 , 且由于边缘应力状态从三向转为双向或单向 , 煤柱的边缘部分必然遭到破坏 , 使集中应力向煤柱内部转移 , 直到煤柱承载强度与支承压力达到平衡时 , 煤柱才处于稳定状态。因此 , 开采空间和回采巷道在护巷煤柱的两侧会形成各自的塑性变形区 , 宽度分别为 x0和 R。而在煤柱中部处于弹性变形状态 , 起着实际上支撑顶板及上覆岩层的作用 , 俗称弹性核 [ 10 ] (图 1) 。