上下山護(hù)巷煤柱合理尺寸選取的研究.pdf

1、上下山巷道作為一種長久服務(wù)的巷道，其良好的穩(wěn)定狀況是確保煤礦高產(chǎn)高效生產(chǎn)的前提。近年來，巷道圍巖破壞的表現(xiàn)形式呈現(xiàn)出復(fù)雜性，巷道強(qiáng)烈底鼓、圍巖變形難以控制，巷道的維護(hù)狀況已成為制約煤礦集約化生產(chǎn)的瓶頸。采用留設(shè)煤柱的方法對(duì)巷道加以維護(hù)已成為大多數(shù)煤礦的選擇，然而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或者根據(jù)埋深簡單計(jì)算的煤柱寬度對(duì)于高應(yīng)力、強(qiáng)流變的深部軟巖巷道而言，很難保證巷道的穩(wěn)定。確保巷道的安全穩(wěn)定，對(duì)煤礦的安全高效生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過采用理論分

2、析、數(shù)值模擬與現(xiàn)場測試相結(jié)合的研究方法對(duì)相鄰巷道間及采場與巷道間煤柱穩(wěn)定性進(jìn)行研究，得到了以下主要結(jié)論:
　　首先，采用半圓拱巷道外接圓類比圓形巷道，從彈塑性角度出發(fā)，分析了巷道開挖后應(yīng)力分布的狀態(tài)，得出了單一巷道圍巖破壞的一般規(guī)律，即巷道圍巖呈現(xiàn)塑性、彈性分區(qū)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合FLAC3D數(shù)值模擬，研究相鄰平行巷道間煤柱寬度、巖層屬性及巷道埋深三種因素對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響，揭示了相鄰巷道圍巖破壞的機(jī)理:當(dāng)巷道間煤柱較窄，巷道間煤柱

3、彈性核較窄，不足以承擔(dān)覆巖荷載，巷道穩(wěn)定性較差，巷道發(fā)生破壞。
　　其次，將采場與巷道間煤柱作為基礎(chǔ)，引入彈性損傷模型，提出了雙參數(shù)彈性損傷的地基梁模型，利用有限差分得到了堅(jiān)硬基本頂?shù)膿隙取澗丶盎A(chǔ)反力，為頂板變形、損傷及超前支承壓力影響范圍的確定提供理論基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)煤體進(jìn)行了蠕變分析，發(fā)現(xiàn)煤柱破壞范圍較彈性損傷增加，留設(shè)的煤柱寬度應(yīng)在彈性損傷計(jì)算的基礎(chǔ)上增加因蠕變而破壞的寬度，確保工程在其服務(wù)年限內(nèi)安全穩(wěn)定。
　

4、　最后，將巷道開挖后應(yīng)力重分布的彈塑性理論及雙參數(shù)彈性損傷的地基梁模型應(yīng)用到新安煤礦-650采區(qū)。通過分析巷道開挖后非彈性區(qū)的范圍和煤層上方堅(jiān)硬基本頂?shù)膿隙取澗丶懊簩討?yīng)力的影響范圍，得到巷道間煤柱寬度及巷道與采場間煤柱寬的合理范圍，結(jié)合FLAC3D數(shù)值模擬的結(jié)果，最終確定新安煤礦-650采區(qū)下山巷道間煤煤柱寬度為25m，巷道與采場間煤柱寬度為135m。實(shí)踐應(yīng)用表明，該分析結(jié)果可靠，實(shí)用性較強(qiáng)，為巷道護(hù)巷煤煤柱寬度的選取提供了科學(xué)的決策