煤柱宽度对综放面围岩应力分布规律影响

时间：2025-04-02

摘要护巷煤柱宽度及巷道相对工作面位置的不同,将引起巷道围岩应力重新分布和岩层移动的差异 ,对回采巷道稳定性及其维护有重要影响.以谢桥煤矿 1151(3) 综放面地质技术条件为背景 ,采用计算机数值模拟并结合现场实测研究 ,揭示了煤柱宽度变化对综放面围岩应力分布及变化规律的影响. 研究表明,综放回采巷道护巷煤柱宽度的变化 ,不仅使煤柱内应力分布规律不同,而且使得相邻工作面煤体内应力分布规律也不同,二者应力分布随煤柱宽

第28卷第11期2006年11月北京科技大学学报

JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing

Vol.28No.11

Nov.2006

煤柱宽度对综放面围岩应力分布规律影响

谢广祥　杨　科　常聚才

安徽理工大学资源开发与管理工程系,淮南232001

摘　要　护巷煤柱宽度及巷道相对工作面位置的不同,的差异,对回采巷道稳定性及其维护有重要影响.(3)景,采用计算机数值模拟并结合现场实测研究,化规律的影响.研究表明,,,,;巷道维,护巷煤柱的合理宽度应小于巷帮实体煤内.

;;围岩;回采巷道;煤柱宽度;应力分布分类号　TD325

　　煤柱护巷历来有窄煤柱护巷(或称无煤柱护

巷、沿空巷道)和宽煤柱护巷两种方法.窄煤柱护巷的基本理论依据是,在采空区边缘煤体存在卸压区,将巷道布置在低应力区,支护载荷较小.这是沿空巷道支护的基本力学特征[1-7],但是忽略了窄煤柱护巷在低应力下巷道围岩峰后变形特性的影响.宽煤柱护巷强调煤柱的稳定性,即在煤柱中间有一定宽度的弹性区,能使煤柱不完全塑性破坏从而有较高的支承能力[8-13],对巷道有保护作用,但是忽略了相邻工作面与煤柱变化之间应力分布特征关系.不论宽煤柱还是窄煤柱护巷,回采巷道都位于采场三维应力场范围附近,煤柱宽度的改变不仅使其内应力状态发生变化,而且使得与之相邻工作面煤体内应力场也发生变化,这势必影响巷道围岩的稳定性.因此,本文以谢桥煤矿1151(3)综放面地质技术条件为背景,针对煤柱宽度变化对综放面围岩应力分布规律的影响进行了全面分析研究.

厚平均为514m,煤层倾角平均为13°,采放比为(1～1108).煤层的底板情况:老顶为粉、1∶细砂岩,厚度约为612m;直接顶为泥岩或砂质泥岩和13-2煤,厚度约为3126m;直接底为泥岩,厚度约为115m;老底为粉砂岩,厚度约为218m.该面回风顺槽布置在上区段采空区(1141(3))侧,护巷煤柱宽5m,巷道采用锚网索支护.

2　现场实测

在煤柱和巷帮工作面煤体内布置多个KSE-Ⅱ-1型钻孔应力计对煤体应力在工作面回采过程中的变化进行观测,测点布置如图1所示,观测分析结果如下.

211　煤柱内应力变化规律

煤柱内应力沿走向和倾向在回采期间的变化如图2所示.煤柱应力的变化沿走向可分为应力稳定区(A区)、应力缓慢升高区(B区)、应力明显升高区(C区)、应力降低区(D区)四个区(图2(a)及表1),应力特征参数见表2.由图2(b)可见,侧向煤柱沿倾向基本上都存在应力峰值,最大应力位于巷道靠采空区侧,距巷道上帮3～4m范围内.距工作面不同位置处倾向应力峰值基本无变化,靠巷道侧及采空区侧的煤柱应力均降低,且巷道侧煤柱应力降低幅度较大.212　工作面内煤体应力分布规律

巷帮工作面内煤体应力沿走向变化如图3所示,应力变化特征见表3.巷帮实体煤应力在工作

1　工作面地质条件

谢桥矿1151(3)综放面走向长1674m,倾向长23118m,地面标高为+2014～+2518m,工作面标高-588～-662m.该面煤层结构稳定,煤

收稿日期:20051128　修回日期:200603基金项目:科技部“973计划”子课题(No.2005cb221503);国家自然科学基金资助项目(No.50674003)

),男,教授,博士作者简介:谢广祥(1958—

1006

北　京　科　技　大　学　学　报2006年第11期

图1　测点布置示意图

Fig.1　Sketchmapofsurvey

stations

图2　煤柱内煤体应力变化曲线.(a)沿走向;(b)沿倾向

Fig.2　Stressvariationcurvesofcoalpillar:(a)onthestrike;(b)onthedip