特厚硬煤层综放工作面护巷煤柱合理宽度研究

摘要

煤炭是我国的主要能源，而厚及特厚煤层储量占煤炭总储量的46％以上，为了提高综放开采煤炭的回收率，研究提出了特厚煤层综放工作面小煤柱留巷布置系统。综放工作面煤柱由于受到动压影响，其破坏规律极其复杂，从而导致留设宽度较小护巷煤柱遇到极大挑战。开展本课题研究为降低煤炭开采损失、提高经济效益、保证矿井安全生产具有重要意义。
　　 水帘洞煤矿煤层厚度超过8m，普氏系数一般为3.1～3.9/3.5，瓦斯涌出量为23.3m3/min，Ⅱ级自燃煤层，为特厚硬煤层、高瓦斯、易发火矿井。论文根据综放工作面沿空顺槽覆岩结构及运动规律，结合本安矿压在线监测系统，对水帘洞煤矿3801综放工作面采空区实体煤一侧侧向矿压显现进行了两次观测，综合分析得出如下结果:(1)得到了采空区巷道覆岩移动、支护受力、侧向支承压力显现特征，揭示了侧向周期来压步距等于走向周期来压步距，建立了基于采空区巷道顶板稳定、上位直接顶“岩-矸”结构(位于煤层上方16-24m)、老顶“岩-梁”结构的侧向覆岩结构模型;(2)建立采空区巷道隔离墙受力模型，结合实验得到的矸石充填体“应力-应变”关系，计算得出采空区巷道隔离墙承载性能适应覆岩运动;(3)根据侧向周期来压超前支护受力、侧向支承压力显现的特征，确定了覆岩运动对压力显现的主导作用，是研究岩层运动控制矿山压力显现理论的实测依据。应用研究结果，优化3802运输顺槽与3801综放工作面煤柱宽度为8m，较以往煤柱宽度减少22m，工作面停采煤柱留设尺寸在超前集中压力之外，选择的停采煤柱留设尺寸大于25m，较以往50停采线减少了25m左右。已施工完毕的3802运输顺槽达到了预期效果。研究结果对类似条件下研究矿压特征及应用具有借鉴价值。