综放面沿空掘巷窄煤柱破坏规律研究.docx

综放面沿空掘巷窄煤柱破坏规律研究摘要：煤矿综放面窄煤柱尺寸较小并且受到采动影响往往产生较大的变形和移动其破坏规律异常复杂。以某矿13278工作面为例应用三维有限差分计算软件FLAC3D分析运料巷围岩及煤柱在工作面倾向、走向方向的破坏特征得出该工作面生产过程中需要加强支护防止出现安全事故。Abstract：NarrowPillaroffullymechanizedminingcavingfacehasasmallersize.Itisusuallyhaslargedeformationinfluencedbycoalminingsofailurelawisextremelycomplex.Taking13278miningfaceasanexamplethefailurecharacteristicsofsurroundingrockandpillarwereanalyzedbyusedFLAC3D.Theresultshowsitshouldbestrengthenedtosupport.关键词：窄煤柱；围岩；FLAC3DKeywords：narrowpillar；surroundingrock；FLAC3D中图分类号：TD32文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）20-0137-040引言随着煤炭的连续开采浅、表部煤炭资源越来越少目前已转向深部煤层的开采[1]。长期以来留煤柱护巷方式一直是我国煤矿井工开采的主要方式留设煤柱护巷的方式受各种条件限制主要有两种趋势一种为宽煤柱方式目的是为了避开压力峰值减少对巷道的破坏；另一种为窄煤柱或无煤柱留巷方式。采空区一侧回采巷道留设窄煤柱沿空掘巷是一种减少煤炭损失提高回采效率的新方法在深部矿井综采放顶煤工作面越来越多的被采用[2-6]。尤其是河北地区所属煤层储存地质条件复杂通过不断研究、探索和发展综采放顶煤工艺得到了很大的发展和应用达到了国内轻放设备及工艺的先进水平但在巷道支护设计与煤柱留设方面还处于经验设计阶段。因此无论从技术角度还是从经济角度来讲研究综采放顶煤沿空掘巷窄煤柱破坏规律都势在必行。1工程概况河北省某矿13278工作面井下位于该矿三水平南二采区南部其以西为13276轻放工作面（正回采期间）；以东为未采掘新区和DF5断层；以北为下山保护煤柱；以南为断层。工作面标高-215～-310m。地面为山前坡地地面以农田为主无建筑物。地面标高+261～+315m。工作面煤厚3.8m煤层基本上稳定煤层走向140°～150°倾向50°～60°在构造附近的煤岩层产状变化较大煤层倾角7°～15°平均12°。地质储量为29.24万吨。工作面设计走向长度490m倾斜长30m～125m平均90m设计采高2.2m放顶煤1.6m回采率87%可采储量为25.44万吨。工作面及巷道布置如图1所示。从图1可以看出工作面的运料巷布置在回采完毕的13276工作面下方在13276工作面和13278工作面之间留设5m保护煤柱。巷道形状为圆拱形巷道支护形式采用U型钢支护如图2所示。2几何模型建立为了研究运料巷和护巷煤柱在工作面回采期间的力学特征建立与13278工作面实际地质条件和生产条件相似的三维FLAC计算模型。模型沿工作面的倾斜方向考虑在计算过程中的单元数量研究范围为运料巷及其附近的5m小煤柱所以可将运料巷两侧的工作面开挖宽度均设为60m模型倾向长度130m。沿工作面的走向方向为150m模型高度为40m。模型中巷道沿煤层的顶板掘进平均倾角12°。根据以上条件建立的FLAC三维模型如图3所示。3运料巷围岩及煤柱破坏特征分析3.1运料巷围岩及煤柱在工作面倾向方向的破坏特征图4～图7为运料巷和煤柱在13278工作面前方不同位置处塑性区分布情况。从图中可看出在回采面处工作面煤壁、运料巷、5m护巷煤柱破坏很严重工作面和运料巷的直接顶基本完全破坏达到3m左右老顶没有出现破坏底板破坏范围达到3.6m左右。煤柱靠近13276工作面的采空区侧出现一定程度的破坏这是由于13276工作面回采完毕后顶板发生回转致使煤柱压力增大的结果煤柱靠近运料巷一侧破坏范围为2m左右。在13278工作面前方3m处工作面煤层、运料巷、5m护巷煤柱破坏较采面处轻微工作面和运料巷的直接顶部分破坏并且靠近运料巷区域工作面内破坏较远离运料巷的工作面内岩体破坏小在煤层倾向方向上工作面煤层直接顶破坏范围的最大值为3m左右最小值为0.6m左右老顶没有出现破