沿空留巷窄小煤柱宽度尺寸设计

1 工程概况

表1 煤层顶底板情况表

图1 巷道支护断面图

2 窄小煤柱合理尺寸理论计算

煤柱留设尺寸过大，一方面造.成国家煤炭资源的浪费，降低了回采率；另一方面有可能给下一组煤层的开采造成局部应力集中。所以对区段煤柱尺寸的留设原则是在能够维护巷道的前提下，尺寸应该尽量的小。 窄小煤柱宽度B计算见图2。

图2 煤柱宽度计算

煤柱宽度按下式计算

其中

式中：

B――窄小煤柱宽度，m；

X1――回采巷道侧塑性变形区宽度，m；

X2――考虑安全系数设定的弹性核的宽度，按（X1+X3）（0.15～0.35） 计算；

X3――锚杆有效锚固长度，m。

根据该矿地质条件，上覆岩层的平均容重γ=0.025MN・m-3；巷道埋深H=340m；侧压系数A=0.3；应力集中系数K=2；煤层界面内聚力C0=0.693MPa；煤层界面的内摩擦角？准=380；巷道煤帮高度m=3m。

计算得到煤柱宽度为4.6m，考虑安全系数，最终确定窄小护巷煤柱尺寸为5m。

3 数值模拟分析

① 应力分析比较。

图4 垂直应力云图

图5 水平应力云图

沿空巷道的两帮出现应力集中区域，在采空区侧帮垂直应力值达到最大，为25MPa。顶底板水平应力呈两帮对称分布，在顶底板处出现应力集中，最大水平应力为18MPa，采空区侧帮水平应力应力值为16MPa。从应力角度分析，留设5m煤柱沿空巷道维护效果良好。

②位移量分析比较

图5 水平位移云图

图6 垂直位移云图

4 结论

（2）运用数值模拟方法进行5m窄小煤柱宽度沿空巷道稳定性分析，最终确定窄小煤柱宽度为5m。

参考文献

[2] 张科学.深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定.煤炭学报，2011：05-15.

[5] 曲天智. 深井综放沿空巷道围岩变形演化规律及控制.北京：北京矿业大学，2008：10-01.