采掘相向沿空掘巷窄煤柱合理尺寸研究

摘要

采掘相向沿空掘巷能够有效的缓解紧张的采掘接替关系，本文以付村煤矿3上411运输顺槽与3上408回采工作面采掘相向为背景研究沿空掘巷巷道所处的特有的应力环境，为使沿空巷道围岩在服务期间保持良好的稳定性，本文采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法进行了研究，研究内容和研究成果如下:
　　(1)通过理论分析研究了采掘相向沿空掘巷4个不同阶段内沿空巷道所受应力的差异及相邻工作面回采产生的应力集中对采掘相向沿空巷道掘进的影响程度，并结合数值模拟，确定了相邻回采面回采对采掘相向沿空巷道掘进的影响范围:沿工作面走向影响范围为掘进迎头距工作面40 m至距工作面后方80 m;倾向影响距离为35m左右，侧向应力峰值距采空区边缘的距离在10～15 m范围内;
　　(2)采用极限平衡理论及现代矿压理论，对煤柱的应力状态及稳定性进行理论分析和计算，推导出煤柱屈服区临界宽度及稳定煤柱的最小宽度，并根据留设煤柱的基本原则结合付村煤矿3上煤层赋存情况及开采条件，得出3上煤层屈服区宽度为3.3 m及稳定煤柱最小宽度理论值为3.8m，沿空巷道开挖后，侧向应力峰值向煤壁深处转移，距离煤壁为11.1m。
　　(3)利用FLAC3D数值模拟软件建立多个不同沿空煤柱宽度的模型进行模拟计算，对煤柱以及掘进巷道围岩应力、位移的变化规律以及煤柱与掘进巷道塑性破坏区的变化规律进行对比分析，并结合窄煤柱的理论值，按照煤柱留设的基本原则确定出最合理的护巷窄煤柱尺寸为3.8 m。
　　(4)结合现场工业性试验，在沿空巷道内布置3个断面，分别记录锚杆（索）的应力以及巷道围岩变形量，对记录的数据分析得出，在留设窄煤柱的同时配合适当的支护后，使沿空巷道的围岩变形得到了有效的控制，巷道稳定性得以较好的维持，满足生产要求，社会利益和经济利益显著。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的提出及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容和技术路线

2 采掘相向沿空掘巷巷道动压影响范围

2．1 动压巷道围岩各阶段

2．2 动压巷道影响范围数值模拟

2．3 本章小结

3 沿空掘巷煤柱合理尺寸理论研究

3．1 沿空掘巷覆岩结构分析

3．2 沿空掘巷的基本类型

3．3 窄煤柱边缘应力状态分析研究

3．4 本章小结

4 窄煤柱尺寸数值模拟

4．1 数值模拟模型的建立

4．2 数值模拟结果及分析

4．3 煤柱尺寸的确定

4．4 本章小结

5 现场工程应用及效果观测

5．1 矿压观测方案

5．2 观测结果分析

5．3 本章小结

6 主要结论及展望

6．1 主要结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要成果