剥蚀区影响下大巷布置优化及煤柱稳定性研究
解盘石1
张波1
黄宝发1
张浩1
路贝2
雷二辉3
王茜4
刘鑫4
1.西安科技大学 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 710054;西安科技大学 能源学院,陕西 西安 7100542.神木市煤矿安全执法大队,陕西神木 7193003.神木市瑶渠煤业有限责任公司,陕西 神木 7193004.西安科技大学 能源学院,陕西 西安 710054
摘要：为研究浅埋煤层在剥蚀区影响下大巷布置优化及煤柱稳定性,以瑶渠煤矿西采区回风大巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场工程验证等方法,研究了剥蚀区影响下巷道变形破坏特征与能量演化规律,分析了在偏应力屈服准则和能量判据下不同尺寸煤柱的破坏情况,确定了巷道布置优化后合理的煤柱尺寸.结果表明:剥蚀区会使围岩应力增加、应变能积聚,致使巷道围岩变形破坏加剧,坚硬岩层受扰动时应变能变化较小,但不会隔断能量的传递,而较软煤岩体中会产生较大的应变能改变.巷道布置优化后,掘进过程中煤柱内偏应力与应变能呈先递增再稳定最后递减趋势,巷间煤柱小于 9 m时,煤柱内偏应力与能量曲线均呈"钟形"分布,且均大于屈服破坏的极限值;煤柱宽度为 10～13 m时,偏应力与能量曲线转变为"马鞍形",煤柱内部小于屈服极限区域逐渐增加,承载能力逐步提高;煤柱宽度大于 13 m时,回风大巷与剥蚀区距离过近,其间煤体在剥蚀区和回风大巷双重应力和能量叠加下产生失稳破坏.最后,综合确定煤柱合理尺寸范围为 10～12 m,考虑保持煤柱稳定性同时减小剥蚀区的影响,采用 10 m煤柱进行工程实践,监测结果表明巷道整体变形量较小,围岩稳定性控制较好.
关键词：剥蚀区巷道布置优化煤柱宽度偏应力应变能演化
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52174126)国家自然科学基金(52104147)陕西省杰出青年科学基金资助项目(2023-JC-JQ-42)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 166-182 )
英文信息