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二次动压巷道围岩变形与合理煤柱宽度留设研究
摘要
随着煤炭资源的逐步枯竭，越来越多的矿井进入了深部开采阶段。在这个过程中，二次动压现象的发生频率也越来越高，从而引起了围岩的变形和破坏。为了保证矿井的安全和稳定性，煤柱留设在二次动压巷道围岩变形过程中具有重要的意义。本文以某矿深部开采过程中的二次动压巷道为研究对象，通过场地测试和理论分析的方式，探讨了合理的煤柱宽度留设以及围岩变形机理等问题，旨在为矿井的安全稳定提供参考。
关键词：二次动压；围岩变形；煤柱留设；矿井安全
Abstract
Withthegradualdepletionofcoalresources,moreandmoremineshaveenteredthestageofdeepmining.Inthisprocess,thefrequencyofsecondarydynamicpressurephenomenonisalsoincreasing,whichcausesdeformationandfailureofsurroundingrocks.Inordertoensurethesafetyandstabilityofmine,theretentionofcoalpillarhasimportantsignificanceintheprocessofsurroundingrockdeformationinthesecondarydynamicpressureroadway.Thispapertakesthesecondarydynamicpressureroadwayinacertainmineduringdeepminingastheresearchobject,throughfieldtestingandtheoreticalanalysis,thereasonablewidthretentionofcoalpillarandsurroundingrockdeformationmechanismarediscussed,inordertoprovidereferenceforthesafetyandstabilityofmines.
Keywords:secondarydynamicpressure;surroundingrockdeformation;coalpillarretention;minesafety
一、引言
二次动压是矿井深部开采过程中不可避免的一种现象，其施工安全和煤炭生产受到了很大的影响。围岩的变形和破坏是二次动压的主要表现形式之一，在这个过程中，合理留设煤柱是减轻围岩变形和维护巷道稳定性的重要手段。因此，探讨二次动压巷道围岩变形和煤柱留设问题具有重要的现实意义。
二、煤柱留设宽度的确定
煤柱留设宽度的大小是影响围岩变形和煤柱状态的重要因素之一。为了确定合理的煤柱留设宽度，本文对某矿二次动压巷道进行了测试分析。
1、矿井现状
某矿为深部综采煤矿，采用链板运输方式，采高约为400m。矿区二次动压现象频繁，影响矿井的安全和稳定。围岩主要由页岩、泥岩、砂岩组成，拱顶煤层平均厚度约3.5m。采用巷道加筋、开度加大等方式进行围岩支护。
2、测试结果
通过现场测试，确定了围岩变形程度、围压分布和巷道变形等参数，进而推导出合理的煤柱留设宽度：煤柱留设宽度=0.6H（H为拱顶煤层厚度）。
三、围岩变形机理分析
二次动压巷道围岩变形的过程相对复杂，主要包括应力场分布、围压作用、煤柱受力等方面。本文综合分析了围岩变形机理，并根据矿井现状得出以下结论。
1、动压源特征
根据现场测试结果和理论分析，认为巷道变形是由于上覆地压对煤层的挤压引起的，主要有以下特征：巷道变形具有明显的变形分段性；巷道变形范围较小，主要影响巷道顶部区域；巷道变形速度较快。
2、围岩变形规律
围岩变形规律可以通过围岩应力场分布来分析。研究发现，二次动压巷道围岩变形主要表现为围压增大、应力集中和位移增加等。在巷道拱顶、墙角部位变形最为明显。
3、煤柱承载能力
根据现场测试和理论分析，认为巷道煤柱承载能力受到应力分布和材料力学特性等因素的影响。煤柱的分布和状态对围岩变形和巷道稳定性起到重要作用，煤柱宽度留设过小会导致围岩变形严重，留设过大则会导致资源浪费和巷道安全性降低。
四、结论
针对某矿二次动压巷道围岩变形和煤柱留设问题，本文进行了现场测试和理论分析，得出以下结论：
1、合理的煤柱留设宽度应为煤层厚度的0.6倍。
2、巷道拱顶、墙角部位围岩变形较明显，是二次动压巷道的主要变形形式，煤柱的合理留设有助于减轻围岩变形和维护巷道稳定。
3、煤柱宽度留设过小或过大都会导致严重后果，因此，煤柱留设宽度应根据具体情况经过科学计算确定，以保证矿井的安全稳定。
参考文献
[1]周健民.矿井二次动压及巷道