合理煤柱尺寸范文

合理煤柱尺寸范文（精选7篇）

合理煤柱尺寸 第1篇

合理确定顺槽煤柱既能保证安全回采, 又能尽可能地提高煤炭的回收率。以往顺槽煤柱合理尺寸的确定大都以实测结果为参考依据, 主要依靠现场经验来确定顺槽煤柱的尺寸, 具有一定的主观性, 误差较大。本文应用FLAC3D建立地下采区模型, 通过回采观察顺槽煤柱的破坏情况, 确定出合理的顺槽保护煤柱尺寸。

1地层与地应力条件

神华集团海渤湾矿业有限责任公司路天矿区处于乌海南部半沙漠地带, 煤层赋存特点为埋藏浅、基岩薄、地表覆盖有较厚风积砂层、低瓦斯。工作面两顺槽设计断面 (4.2 m3 m) 为矩形, 均沿16#煤层走向布置、紧跟底板掘进, 支护方式为锚网支护, 锚索补强。工作面 (切眼) 沿煤层倾向布置, 走向推进。工作面走向长度为1 450 m, 倾向长度为290 m, 煤层厚度为8.07 m, 煤层倾角为4°～17°, 煤层硬度较小, 结构复杂, 选用走向长壁综合机械化且放顶煤采煤法。工作面顶板采用ZFS5000/18.5/28型放顶煤液压支架支护, MG-300/700-1.1D双滚筒采煤机落煤、装煤, 顶煤通过矿压自然垮落, 自溜装煤;工作面前后部各安设一台SGZ764/800型刮板输送机, 分别运输采煤机落煤与放顶落煤。采用斜切进刀, 设计采煤机的割煤高度为2.5 m, 截深为0.6 m, 放煤步距为0.6 m, 实行“一刀一放”制, 采放比为1∶2.1。采用全部垮落法管理顶板, 计算时要考虑煤岩体的节理裂隙对其强度的影响, 取煤的龟裂系数为0.7, 岩体的龟裂系数为0.8。16#煤层及其顶底板岩层岩性、结构和物理力学参数如表1所示。

由于各种原因, 在路天矿没有进行地应力测量。按照经验规律, 浅埋深计算时取σh=1.2σV, 其中σh为垂直方向地应力;σv为水平方向地应力。

2FLAC3D数值计算方法与计算模型

FLAC3D为Fast Lagrangian Analysis of Continua 3D的简称, 源于流体动力学, 最早由Willkins用于固体力学领域, 是一种适用于工程力学计算的三维显式有限差分程序, 特别适用于模拟非线性和大变形问题。建模一般采用弹塑性材料, 根据Mohr-Coulomb屈服准则判断岩体的破坏, 即:

undefined

式中:fs、ft为Mohr-Coulomb屈服函数定义的破坏包络线;σ1为最大主应力;σ3为最小主应力;NΦ= (1+sin Φ) / (1-sin Φ) , 其中Φ为材料的内摩擦角;C为材料的粘结力;σt为抗拉强度。

当fs=0时, 材料发生剪切破坏;当ft=0时, 材料发生拉伸破坏。

为了最大限度地观察回采过程中采动侧向支撑应力的分布及保护煤柱的破坏情况, 模型建立时要留足够大的保护煤柱。考虑到工作面长度为300 m, 两顺槽宽度为8.4 m, 2个保护煤柱为60 m, 则模型宽度为368.4 m;考虑到煤层厚度为8.07 m, 底板厚度为19.5 m, 顶板厚度为151.5 m, 模型的高度取179.07 m, 模型的上边界即为地面。为了使观察结果更可靠, 且工作面在推进过程中受顶板来压的影响, 模型在工作面推进方向上的长度为250 m。模型的上边界为自由边界, 下边界为固定边界, 左右和前后边界为滚动边界, 在垂直方向上可移动。整个模型共划分为93 795个单元和100 320个节点, 如图1所示。

图1中, 沿X轴方向推进, 在X=30 m处开切眼, 每次推进3 m, 计算至平衡。以此循环, 直到工作面推进150 m。为了使模拟更符合实际, 在计算过程中前10 m不放煤, 10 m以后开始放煤, 直接顶与基本顶依次呈倒台阶垮落状态, 并考虑跨落后相应的碎胀系数和物理力学参数, 用来充填采空区。

3计算结果及分析

3.1 顺槽保护煤柱屈服破坏特性

顺槽保护煤柱屈服破坏特性模拟结果如图2所示。从图2可看出, 随着回采工作面的推进, 工作面后方距回采工作面距离越大, 塑性破坏区越大, 在大约100 m处破坏达到最大, 100 m以后塑性破坏区趋于稳定, 最大塑性破坏区延伸到煤柱内为10 m。

3.2 顺槽保护煤柱应力分布特征

顺槽保护煤柱垂直应力分布云如图3所示。从图3可看出, 在工作面前方5 m处应力最大, 说明应力集中于工作面前方煤体上, 工作面前方处于压力支撑区。在工作面后方, 随着距工作面的距离增大, 侧向煤柱的垂直应力逐渐增大, 且影响范围也在变大, 当距离工作面105 m左右时, 垂直应力达到最大值, 随着距工作面距离的进一步加大, 垂直应力又逐渐变小, 在距工作面145 m左右处趋于稳定。侧向影响范围也趋于稳定, 但在垂直方向上影响增大, 逐渐向巷道上方转移。顺槽保护煤柱垂直应力的峰值出现在距巷道侧2～4 m处, 明显影响范围为10 m左右。

顺槽保护煤柱水平应力分布云如图4所示。从图4可看出, 顺槽保护煤柱的水平应力随着距工作面距离的增大而逐渐增大, 在105 m左右达到最大值, 当距工作面的距离继续增大时, 水平应力逐渐减小并趋于稳定, 影响范围也随着距工作面距离的增大而逐渐减小, 峰值出现在距巷道侧6～10 m处, 明显影响范围为12 m左右。

3.3 结果与分析

根据FLAC3D模拟计算结果, 再考虑到回风顺槽侧的保护煤柱受下一工作面回采时的影响, 可以初步确定海渤湾矿业有限责任公司路天矿1604工作面留设的合理尺寸为15 m。

综合分析可知, 在地质条件相同的情况下, 浅埋深超长工作面放顶煤开采的顺槽保护煤柱可以留设15 m左右。

4结语

顺槽煤柱合理尺寸的确定要保证在开采过程中受采动影响造成的破坏不至于影响到顺槽的正常使用, 同时又要使留设的煤柱尺寸尽量小, 以提高煤炭的回采率。从本文的仿真结果可看出, 利用FLAC3D数值模拟可以直观地显示出煤柱的破坏范围和应力分布特征, 更科学地确定出煤柱的合理尺寸。

摘要：针对神华集团海渤湾矿业有限责任公司路天矿300 m综采放顶煤工作面的生产试验, 应用FLAC3D来确定顺槽煤柱在受到采动影响时的合理尺寸, 通过建立模型模拟计算得出结论:随着工作面的加长, 周期来压缓和, 在一定程度上减小了对顺槽煤柱的影响;距工作面后方100110 m处对煤柱的影响范围最大, 侧向明显影响范围可达10 m左右, 塑性破坏深度为7 m;由于保护煤柱还要受下一工作面回采时的影响, 在相同地质条件下浅埋深超长工作面的保护煤柱确定为15 m。

关键词：综采放顶煤,超长工作面,顺槽,保护煤柱,合理尺寸,FLAC3D

参考文献

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[3]张耀荣, 高慧.影响护巷煤柱宽度的因素分析[J].煤, 2001, 10 (1) :11-13.

[4]林韵梅.实验岩石力学:模拟研究[M].北京:煤炭工业出版社, 1984.

区段煤柱尺寸优化的数值计算 第2篇

本文采用理论计算确定出区段煤柱尺寸的下限, 同时通过数值模拟的方法计算不同区段煤柱尺寸条件下应力分布规律, 最终取理论计算和数值模拟结果的最大值作为区段煤柱的最优尺寸。

1 工作面概况

该矿可采煤层为5-1、5-2、5-3煤层, 但在六区北翼5-1煤层不可采, 5-2煤层原本厚7.14 m出现了6.94 m的间隔。因此, 六区5-3S可采的只有5-3煤层。5-3煤层属于中厚煤层, 采深为350~420 m, 厚2.47 m, 倾角为17°。下区段回风巷支护参数:锚索为∅17.8 mm5 m, 托盘为300 mm300 mm, 间排距为1.2 m1.6 m, 锚杆为∅20 mm2.4 m, 小托盘为150 mm150 mm, 大托盘为400 mm280 mm, 间排距均为0.8 m。目前, 该矿留设区段煤柱30 m。煤岩力学参数见表1。

2 弹性核法的理论计算

一侧采空的煤柱应力分布如图1所示。在压力作用下, 从煤柱边缘到深部, 依次出现极限平衡区

(Ⅰ、Ⅱ) 和弹性区 (Ⅲ、Ⅳ) 。区段煤柱保持稳定的基本条件是, 煤柱两侧产生极限平衡区在煤柱中央存在一定宽度的弹性核区, 弹性核区的宽度不小于煤柱高度的2倍。则煤柱宽度B为[1,2]:

B≥L+2m+L0 (1)

其中, undefined为应力集中系数;p为支架对煤帮的阻力;m为煤层开采厚度;C为煤的黏聚力;φ为煤体的内摩擦角;f为煤层与顶底板接触面的摩擦因数;ξ为三轴应力系数, undefined;undefined为巷道半径) 。代入公式 (1) , 得煤柱宽度B≥15.453 m。即区段煤柱尺寸不得小于15.453 m。

3 数值模拟

本次主要模拟六区5-3S一片工作面开挖后的情况。模型为长236 m、宽130 m的矩形纵剖面 (图2) 。数值计算过程:回采5-3S一片工作面→掘进区5-3S二片工作面回风巷。开采模型中各物理力学参数见表1, 煤柱分别取等差距的10, 15, 20, 25 m, 对不同尺寸下煤柱的应力分布规律进行数值计算[3]。

(1) 煤柱宽10

m时垂直应力分布如图3 (a) 所示、应力曲线如图4 (a) 所示, 由此可以看出, 5-3S一片工作面回采后, 采空区与下区段回风巷形成的应力相互叠加, 在煤柱的两端分别形成应力降低区、应力升高区。煤柱为10 m时, 煤柱中央的垂直应力大体与垂直应力峰值相等, 煤柱上的应力最大为48 MPa。整个煤柱中央大都在30 MPa的垂直应力作用下, 煤柱将遭到严重破坏, 失去支承能力而导致煤柱失稳, 尤其是在采动和掘进的影响下, 煤柱大部分区域都处于塑性应变状态。采空区侧真正起到支撑作用的煤柱宽度为5.1 m 且顶板岩体塑性区几乎贯通, 显然此时煤柱宽度无法保证巷道的稳定, 危及5-3S二片工作面回风巷安全。

(2) 煤柱宽15

m时垂直应力分布如图3 (b) 所示、应力曲线如图4 (b) 所示, 巷道侧的垂直应力峰值为34 MPa, 采空区侧的为37 MPa。与煤柱宽度为12 m时相比, 煤柱中央的应力值低, 煤柱两侧的塑性区宽度相同, 但煤柱弹性区的宽度及煤柱上顶板的宽度都增加, 两者相互叠加的弹性区宽度达到11.2 m, 此时, 煤柱的宽度也不能保持稳定。

(3) 煤柱宽20

m时垂直应力分布如图3 (c) 所示、应力曲线如图4 (c) 所示, 煤柱应力巷道侧峰值为30 MPa, 采空区侧为35 MPa。此时煤柱加宽仅增加了煤柱中间的弹性区域宽度, 弹性区宽度为17.2 m, 无法保持稳定。

(4) 煤柱宽25

m时垂直应力分布如图3 (d) 所示、应力曲线如图5 (d) 所示, 此时煤柱中间的弹性区域宽度继续增大, 为21.2 m, 煤柱两侧的塑性区宽度与20 m基本没有变化, 只是煤柱中央的弹性区宽度增加而已。煤柱宽度的增加, 影响煤柱两侧的塑性区宽度, 煤柱尺寸再加大仅是增加煤柱的弹性区宽度, 对煤柱的稳定性没有影响。

通过数值模拟的计算结果可知, 25 m的煤柱可以保证巷道的稳定。

4 结果分析

通过理论计算, 确定煤柱宽度必须大于等于15.453 m;使用FLAC软件进行数值模拟计算, 分析了5-3S一片工作面采空后下区段开采的区段煤柱上的应力及塑性区规律, 得出区段煤柱尺寸为25 m;考虑到采动的影响, 取理论计算和数值模拟的大值为最优化尺寸, 故优化后的煤柱尺寸为25 m, 较原矿所预留煤柱减少5 m, 减少了煤炭资源的损失。

参考文献

[1]钱鸣高, 刘听成.矿山压力及其控制[M].北京:煤炭工业出版社, 1991.

[2]张顺义, 钱鸣高.矿山实用测试技术[M].北京:煤炭工业出版社, 1996.

合理煤柱尺寸 第3篇

陈意飞针对保护煤柱合理宽度留设问题, 利用理论计算公式得出理论值, 引入修正系数对理论值加以修正, 208工作面胶带巷的监测数据显示, 矿压显现处于正常范围, 20 m的保护煤柱对208工作面是合理的[2];李潞斌等针对潞宁煤业21109孤岛工作面运输巷受未稳定采空区影响及围岩破碎的情况, 采用理论计算和数值模拟分析, 研究了不同煤柱尺寸下围岩变形和受力变化规律, 确定22109运输巷采用10 m煤柱较合理[3];唐勇根据河南某矿3上、3下煤开采形成的31706、31707孤岛工作面情况, 结合理论分析、UDEC软件数值模拟等手段对孤岛工作面开采之后护巷煤柱应力的分布状况进行了研究与模拟分析, 结果表明, 回采工程中可对煤柱采取注浆加固等措施以保证煤柱稳定性[4];张向阳针对古书院煤矿濒临枯竭的3号煤层孤岛煤柱回收巷支护困难的情况, 采取数值模拟和现场实践的方法, 进行了孤岛煤柱巷采合理煤柱尺寸留设的研究, 得出煤柱尺寸留设7 m及以上时, 煤柱应力、位移, 塑性区处于稳定阶段[5]。

由于采动规律、工作面衔接、煤矿地质条件等因素产生的采区最后开采的一个工作面通常称之为“孤岛工作面”[6]。由于受到两侧采空区的影响, 孤岛工作面围岩所受应力比一般回采工作面围岩所受应力要大很多;巷道在高围岩应力的作用下会产生严重的破坏变形, 并影响孤岛工作面巷道掘进及整个服务期间[7,8,9,10]。因此, 充分考虑三交河煤矿具体地质条件, 确定合理的煤柱留设尺寸, 制订合理的巷道支护参数是急需解决的理论和技术课题。

1 工作面概况

三交河煤矿2#煤层2-508工作面位于五采区+978 m水平。工作面相应地表位于后沟村南部, 地表形态属中高山地形, 地表为松林、灌木丛及少量农田, 上覆基岩厚130~305 m。井下工作面位于+978 m水平五采区南翼, 其西侧为512采空区, 东侧为2-506回采工作面, 北端邻五采区轨道巷, 南端为实体煤, 巷道掘进前方存有小煤矿巷道。工作面煤层顶板主要是泥岩、砂质泥岩、中砂岩, 底板主要以泥岩、砂岩为主。

结合2-5062巷及附近岩性柱状资料分析可知, 2-508工作面煤层平均厚4.75 m, 属较稳定岩层, 顶板直接顶为厚2~7 m的砂质泥岩, 厚3~13 m的K8砂岩, 属于稳定岩层。工作面布置如图1所示。

2 煤柱合理尺寸理论计算

文中采用平衡法和基于SMP屈服准则的方法计算出2-508孤岛工作面煤柱的尺寸[11,12]。

假设孤岛工作面护巷煤柱宽度为a, 巷道跨度为b (图2) , 悬露在采空区上方的基本顶所受重力由煤柱承担, 上覆岩层作用于基本顶的均布载荷为q0。

式中, ρ为覆岩平均容重;H0为工作面埋深。

三交河煤矿2-508工作面煤柱强度为1.27MPa, 巷道设计宽度为5.1 m, 基本顶来压步距取16.5 m, 覆岩平均容重为26 k N/m3, 工作面埋深190m, 代入式 (1) 、 (2) 得出三交河煤矿2-508工作面护巷煤柱的宽度为18 m。

3 巷道围岩应力数值分析

3.1 模型建立

2#煤层2-506工作面开采后, 其围岩应力重新分布, 采空区两侧的支承压力对2-5081巷煤柱影响较大, 致使该煤柱难以维护。为了避免支承压力对区段煤柱的影响, 改善2-5081巷的维护状况, 采用FLAC3D数值模拟软件分析巷道支承分布与变化规律, 为2-5081巷锚杆支护参数设计和煤柱稳定性分析提供科学依据[13,14]。

(1) 根据2-5081巷地质条件、煤岩条件以及煤岩力学性质 (表1) , 建立如图3所示的模型进行模拟计算。

(2) 边界条件和加载条件。计算模型边界条件确定:①模型左右边界施加水平约束, 即边界水平位移量为零;②模型底部边界固定, 即底部边界水平、垂直位移量均为零;③模型顶部为自由边界。

(3) 应力加载。根据地应力测量结果, 三交河煤矿2-506工作面地应力场最大主应力为6.21MPa, 最小主应力为3.5 MPa, 垂直应力为5.34MPa。将地应力各个分量在模型走向方向上进行分解, 根据计算, 模型边界载荷条件如下:工作面模型两侧施加1.85~5.66 MPa的梯度应力, 垂直方向设定自重载荷。

3.2 模拟结果分析

(1) 2-5081工作面掘进计算结果。工作面向前推进80 m时, 垂直应力分布情况如图4所示, 顶底板形成了拱状卸压带, 应力为0~2 MPa。工作面向前推进120, 200 m时, 垂直应力分布情况如图5、图6。沿推进方向, 煤壁前方出现应力集中现象。

从图4—图6中可以看出:工作面向前推进80m后, 支承压力影响范围约30 m。在工作面前方3m范围为应力降低区, 应力值为2~5 MPa;在工作面前方3~30 m范围内为应力升高区, 应力值为8~13 MPa, 峰值出现在煤壁前方4~6 m的范围内, 峰值为11~13 MPa;工作面前方30 m的范围外煤层基本未受到采动影响, 为原岩应力区。当工作面向前推进120, 200 m后前方支承压力分布已稳定, 支承压力影响范围约40 m。在工作面前方3 m范围为应力降低区, 应力值为2~5 MPa;在工作面前方3~40 m范围内为应力升高区, 应力值为9~15.9 MPa, 峰值出现在煤壁前方4~6 m的范围内, 峰值为14~15.9 MPa。

4 区段煤柱数值分析

4.1 模型建立

2-5081区段煤柱稳定性受煤柱所承受的支承压力、煤柱尺寸和煤岩的力学性质等多重因素影响。2-506工作面开采后在区段煤柱上形成应力升高区, 2-5081巷在其应力影响范围内掘进。2-508工作面巷道区段煤柱受相邻工作面采空区和巷道掘进的双重影响, 区段煤柱稳定性决定了巷道稳定性。通过现场实测的方法很难测得煤柱的应力和塑性区分布, 因此, 本文通过FLAC3D数值模拟, 建立如图7所示的模型进行模拟计算, 分析工作面开采与巷道掘进过程中煤柱应力及塑性区分布, 为确定煤柱宽度提供依据。

4.2 模拟结果分析

煤柱塑性区分布如图8所示。从图8中可以看出:煤柱宽度为8 m时, 煤柱较小, 在采动和掘进的影响下, 煤柱大部分区域都处于塑性应变状态, 煤柱其弹性核区仅2 m, 显然此时煤柱宽度无法保证巷道的稳定。

煤柱宽度为13 m时, 塑性区宽度开始增加, 煤柱的弹性核区宽度仅能保证煤柱本身稳定的要求, 13 m的煤柱还无法完全保证其稳定性。

煤柱宽度18 m时, 与13 m煤柱宽度相比, 两侧的塑性区宽度相同, 但煤柱及顶板弹性区的宽度都有所增加, 两者相互叠加的弹性区宽度达到12 m, 此时煤柱的宽度能保证煤柱的稳定。

煤柱宽度为23 m时, 与18 m煤柱宽度相比, 两侧塑性区及弹性区宽度基本没有变化, 虽然此时煤柱更有利于巷道稳定, 但却加大了煤炭资源的损失。

5 高预应力锚杆支护关键技术

5.1 支护设计

2-5081巷断面为矩形, 宽5.1 m, 高3.5 m, 巷道全断面采用锚网梁联合锚索槽钢支护, 巷道支护如图9所示。

顶锚杆选用Ø20 mm×2 500 mm的高强锚杆, 间排距为950 mm×1 200 mm, 锚杆扭矩力不小于165 N·m, 垫片选用Ø130 mm×8 mm的碟形冲压垫片;锚索选用Ø17.8 mm×8 200 mm的钢绞线, 采用小“三花”布置方式, 间排距为2 500 mm×1 800mm;煤柱侧帮部采用锚网钢带进行支护, 锚杆采用Ø18 mm×2 000 mm普通圆钢锚杆, 间排距为1 100mm×1 200 mm, 锚杆扭矩力不小于122 N·m。煤壁侧帮部采用锚网梁进行支护, 锚杆采用Ø16 mm×1 800 mm普通圆钢锚杆, 间排距1 100 mm×1 200mm, 扭矩力不小于90 N·m, 垫片选用Ø100 mm×6mm的碟形冲压垫片。

顶板锚梁规格为12-95-4600-6, Ø12 mm钢筋焊接, 宽度80 mm;煤帮锚梁规格为16-100-3400-4, Ø16 mm钢筋焊接, 宽度80 mm;锚索槽钢为12#矿用槽钢, 长2 500 mmm, 眼距2 000 mm。钢板选用400 mm×400 mm×16 mm的方形钢板。

5.2 效果评价

2-5081工作面巷道采用锚杆锚索联合支护后, 巷道围岩垂直应力分布如图10所示, 巷道煤柱侧帮围岩垂直应力6~8 MPa, 巷道顶板浅部应力2~4 MPa, 在锚索锚固端形成应力升高区, 垂直应力8~10MPa。总体来说, 巷道围岩承载均匀, 围岩应力得到明显改善, 充分发挥了锚杆及锚索主动支护作用。

图11示出了2-5081巷道两帮有无支护时两帮水平位移曲线。无支护时, 巷道煤柱侧帮最大水平位移200 mm, 支护后最大水平位移84.21 mm, 水平位移减少57.9%。工作面侧帮无支护时, 最大水平位移166.7 mm, 支护后最大水平位移95.81 mm, 减小42.5%。巷道围岩变形得到有效控制。

5.3 监测结果分析

在留设18 m煤柱情况下, 针对2-5082试验巷道围岩静态与动态变形从2014年8月2日开始进行现场监测, 以便及时掌握矿压显现规律和围岩变形破坏程度, 可以为该矿井未来巷道支护提供一定技术参考价值。监测结果如图12、图13所示。

顶底板监测数据显示, 2-5082巷道在回采开始监测的12 d时间, 顶板累计下沉量为36 mm, 在回采的第6天日下沉量最大, 接着日下沉量逐渐降低, 趋于稳定;2-5082巷道底板在回采开始监测的12 d时间, 底鼓量累计为42 mm, 从底鼓变形曲线可以看出, 底鼓量整体不大。因此从现场监测的顶底板变形量可以看出, 预留18 m煤柱, 在现有的支护条件下能起到较好的效果。

6 结论

(1) 根据三交河2-508孤岛工作面的工程地质条件, 建立受力模型, 经过理论计算、FLAC数值模拟以及现场实测综合分析得出, 三交河煤矿2-508工作面护巷煤柱尺寸确定为18 m。

(2) 经过理论计算、数值模拟及现场实测, 确定三交河煤矿2-508正巷合理煤柱宽度为16~18 m, 支护效果最为显著。

合理煤柱尺寸 第4篇

笔者以南山煤矿B8煤层B802工作面地质条件为工程背景,建立煤柱力学模型,理论计算合理的煤柱尺寸,并运用FLAC3D软件对大倾角煤层区段煤柱不同尺寸下围岩应力进行分析验证。

1 工程概况

B8煤层工作面走向长950 m,倾向长114~136 m,切眼长114 m。煤层厚度2.23~4.79 m,平均厚度4.2 m。工作面上部煤硬、底部煤软,中间有300~400 mm的泥岩夹矸,煤的坚固性系数为1.0~2.5。工作面直接顶和基本顶厚度较大,其坚固性系数分别为4.0和6.0,节理发育弱,顶板稳定性较好。地质结构相对简单,单斜构造,产状稳定。

2 区段煤柱失稳力学分析

研究表明,大倾角煤层在开采过程中,采空区表现出分区域的充填特征,下部为密实充填区,中部为充分充填区,上部为部分充填区,总体呈现“非对称”分布[7,8]。同时,采场覆岩也形成“非对称”结构,沿工作面倾斜方向,工作面中上部为岩层运移活跃区,低位岩层以下滑运移为主,高位岩层以回转运动为主,直至基本顶和工作面上部区段煤柱之间形成平衡的压力拱结构。大倾角煤层工作面区段煤柱受力分析如图1所示,大倾角煤层工作面上覆岩层受力分析如图2所示。

根据区段煤柱受力分析,区段煤柱受上覆岩层滑移影响,沿法向分力为F1,沿层理方向分力为F2。同时,区段煤柱还受到自身重力影响,沿倾向分力为F3,沿法向分力为F4,以及上下表面的摩擦力。当上方滑移岩体稳定时满足以下关系:

式中:q为上覆岩层对煤柱的作用载荷;L0为区段煤柱宽度;α为煤层倾角;∑hi为煤柱上方滑移岩体总厚度;γ为煤柱上方滑移岩体的平均体积力。

根据研究,当α≥arctan(f1+f2)时,区段煤柱上方滑移岩体存在失稳危险,并进一步计算分析得:

式中:f1、f2分别为滑落岩体上下表面之间的摩擦系数;L为工作面长度;H为煤柱埋深。

从式(2)中可以看出区段煤柱留设宽度与煤层倾角、工作面采高之间的变化关系。以南山煤矿为例,L=114 m,α=40°,∑hi=20.2 m,f1=0.8,H=176 m,经理论计算得出南山煤矿合理煤柱尺寸为20 m左右。

3 不同尺寸区段煤柱数值模拟分析

3.1 数值模型建立

采用FLAC3D进行模拟,并对模拟结果进行后处理。三维数值模型以B802工作面平面布置图及+1 190 m水平运输石门素描图为基础,并对条件进行适当简化,数值模型设计长700 m、宽250 m、高322 m,煤层倾角40°,工作面开挖长度为114 m。

3.2 数值模拟计算应力分布结果分析

对设计模型首先进行B8煤层开挖,开挖过程与实际开采过程相符合,然后再开挖下区段工作面回风平巷。B8煤层上区段工作面模拟回采结束稳定后,工作面垂直应力分布云图如图3所示,工作面下部垂直应力变化曲线如图4所示。

从图4可以看出,工作面开采后,工作面下部应力集中偏向顶板,工作面上部应力集中偏向底板,工作面下部应力影响范围为20 m,应力集中出现在约3 m位置。

为研究大倾角条件下,下一区段不同宽度区段煤柱受力变形和破坏的规律,选择在采空区范围不变条件下,对该模型分别分析煤柱宽度为5、10、15、20 m时的煤柱应力分布及岩层移动失稳特征。

不同煤柱宽度条件下,区段煤柱的垂直应力云图见图5,可以看出,区段煤柱周围垂直应力呈“上端大,下端小”的椭圆形分布,集中应力最大值位于区段煤柱靠近采空区的顶板和工作面的底板处。由于煤柱的支撑作用,上区段采空区处于应力降低区。下区段巷道在掘进过程中,5 m煤柱处于应力峰值区,10、15、20 m煤柱处于应力降低区,但在10 m煤柱时,巷道距煤柱应力峰值较近。随着煤柱尺寸的增加,下区段巷道应力集中影响范围逐步减小。

不同煤柱宽度条件下,区段煤柱的垂直应力曲线见图6,可以看出,煤柱的应力峰值位置基本一致,处于距采空区3~4 m位置,表明大倾角煤层工作面煤柱的应力分布呈明显的“不对称性”,煤柱的破坏范围主要集中于煤柱上部。随着煤柱尺寸的增加,应力峰值的影响范围逐步减小,破坏范围也逐步减小。当煤柱宽度为5 m时,煤柱处于应力峰值区,此时巷道两侧应力在15 MPa左右,煤柱长期受到强应力作用;当煤柱宽度为10 m时,煤柱仍然承受较大应力,煤柱应力最大值为20 MPa左右,且煤柱应力峰值出现在距巷道6 m左右的位置,在实际生产过程中,以上两种情况易造成巷道围岩变形及破坏;当煤柱宽度为15 m和20 m时,巷道处于应力降低区,距应力峰值位置较远,分别为11 m和17 m,采空区顶板对巷道的影响开始变小。从模拟结果分析,区段煤柱留设尺寸在15~20 m时,能够保证安全生产。

4 结论

1)通过建立大倾角煤层工作面区段煤柱力学模型,根据煤柱滑落失稳条件α≥arctan(f1+f2)得出:南山煤矿大倾角煤层工作面区段煤柱留设尺寸为20 m左右。

2)数值模拟表明,南山煤矿B8煤层区段煤柱的应力峰值位置处于距采空区3~4 m,煤柱的应力分布呈明显的“不对称性”,煤柱的破坏范围主要集中于煤柱上部。随着煤柱尺寸的增加,应力峰值的影响范围逐步减小,破坏范围也逐步减小,南山煤矿区段煤柱留设尺寸为15~20 m较合理。

参考文献

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沿空掘巷小煤柱合理宽度探讨 第5篇

关键词：支承压力,小煤柱,可行性

为了确定7601工作面与7603工作面间小煤柱的尺寸,本文预通过对相邻正在回采的7603综采面回风巷道内进行布点监测,观察工作面在推进过程中侧帮煤体内部支承压力的变化,确定塑性区、弹性区,从而确定小煤柱的合理尺寸。并对护巷小煤柱尺寸进行综合分析,得出沿空巷道合理小煤柱宽度[1]。

1 工作面概况

7601轨巷位于7煤及7煤底板黏土岩及粉砂岩中。煤层总厚为1.1m~1.3m(平均l.2m),结构简单,倾角为7°~13°(平均10°)。7601工作面对应地面位置,处于工业广场的东北方向,距离工业广场1100m~1600m,地面为农田。

7煤属于亮煤煤质,条带状结构,层理结构简单稳定,局部有夹矸层,煤层硬度系数为1.3。老顶为粉砂岩层,厚7.2m,直接顶为泥岩,厚2.4m,直接底为黏土质的粉砂岩,厚1.0m,老底为中砂岩厚5.4m。

2 测点布置

煤体内应力的监测取液压型应力计,在运输顺槽煤柱侧选取合适位置,布置两组煤体应力测站,测站内测点布置及测站间关系见图1所示。第一组测点布置在工作面推进方向前方30m处。测站内布置有5个测孔,测孔间距为1m,深度分别为1m,2.5m、4m、5.5m、7m。第二测站位于第一测站超前30m,即距离工作面60m位置,测站内布置有5个测孔,测孔间距为1m,深度分别为1m,3m、5m、7m、9m[2]。

3 侧向支承压力分布规律

通过对现场实测数据的整理,可得到煤体应力计读数与工作面距离的关系,如表1、表2所示。由于煤体应力计安装及井下生产等因素,第一组煤体应力计监测到距工作面0~30m的数据,第二组煤体应力计监测到距工作面8m~55m的数据[3]。

第一组煤体应力计变化,参见表1。应力曲线图中出现一个应力峰值,以5个应力计变化趋势而言,埋深1m~4m的3个应力计读数呈增长的趋势,而距工作面24m,30m两个时刻时增长幅度较平缓,说明距工作面24m~30m范围内侧向支承压力受采动的影响不明显;4m埋深的煤体应力在距工作面位置相同的每个时刻是5个应力计的最大值,最大值达12.2MPa,可以初步认定倾向支承压力集中位置在4m左右,即塑性区应在4m范围内;4m~5.5m范围内应力降低迅速,可以判定此范围为增压区;5.5m~7m范围内应力降低平缓,可判定此范围应属于稳压区;综合分析可认定4m~7m范围内应为弹性区应力升高部分[4,5]。

第二组煤体应力计变化,参见表2。应力曲线图出现一个波峰和一个波谷,5个应力计读数变化趋势为增高→降低→增高,可以初步判定1m~3m范围内应属于破裂区或塑性区,而3m以外为塑性区或弹性应力升高区;煤体应力在埋深3m位置出现峰值,最大值为8.1MPa。

结合两组应力计读数结果分析可知,测点在距离工作面8m、10m、24m、30m的位置时,侧向支承压力出现三个应力峰值:第一个峰值位置出现在距煤壁2.5m处,第二个峰值出现在距煤壁4m处,第三个峰值出现在距煤壁5.5m处;8m和10m、24m和30m第一个峰值与第二个峰值交界处都位于煤壁3m处。根据宋院士“内外场”理论可知[6],在距煤壁3m处附近顶板应发生断裂,即塑性区范围为0~3m,但此时测点并未在采空区内,因此顶板断裂线还应往煤体深处转移。

4小煤柱宽度范围的确定

由前人对沿空掘巷侧向支承压力的分析可知,煤层顶底板为较软的泥质页岩和较破碎的砂质页岩时,随着工作面推进侧向支承压力将逐渐向煤体深处转移,且峰值逐渐降低,影响范围逐渐扩大,加之5m处为应力值最小位置,因此可断定最佳掘巷位置应在距采空侧4m~5m范围内。

5结论

(1)通过现场实测可知,侧向0~3m范围内为塑性区,但此时并未在采空区内,所以顶板断裂线还应往煤体深处转移,塑性区要大于3m。

(2)由于煤层顶底板为比较软的泥质页岩和较破碎的砂质页岩,随着工作面推进侧向支承压力将逐渐向煤体深处转移,因此可断定最佳掘巷位置应在距采空侧4m~6m范围内;

(3)综合分析数值模拟、现场实测的结果,得出合理小煤柱宽度的范围应为4m~5m。

参考文献

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[4]杨磊.基于FLAC-3D沿空掘巷合理煤柱宽度的数值模拟研究[J].煤矿支护,2012,03:90-92.

[5]孟广锋.冲击地压矿井沿空掘巷支护方案的优化[J].煤矿支护,2011,02:113-115.

沿空掘巷窄煤柱合理宽度研究与应用 第6篇

沿空掘巷窄煤柱宽度的合理确定不仅可以提高煤炭资源的采出率, 还可以降低巷道维护难度、改善巷道维护状况。为降低巷道围岩应力并减少煤炭损失, 煤柱宽度应尽可能小一些;但煤柱过窄, 则开掘巷道后煤柱易迅速变形破裂而使锚杆安设在破碎围岩中, 锚固力减小、锚杆的支护作用降低[1,2]。本文采用理论计算和数值模拟方法对沿空掘巷窄煤柱合理尺寸进行系统研究, 并将研究结果成功应用于工程实践。

1 生产地质条件

平煤天安十矿戊90-21170工作面走向长860 m、倾斜长164 m, 工作面埋深540~640 m, 煤层厚3.8~4.6 m, 其中戊9煤厚1.2~1.4 m, 平均1.3 m, 戊9煤层属于中硬煤层, 较为完整, f值1.5左右。戊9与戊10煤之间的夹矸厚度0.05~0.25 m。戊10煤厚2.5~3.2 m, 平均2.8 m, 煤层较软, f值小于0.8, 结构比较稳定, 戊90-21170风巷采用窄煤柱沿空掘巷, 示意图如图1所示。

2 理论计算

理论计算按图2所示[1~3]计算煤柱宽度Z。

式中, Z为窄煤柱尺寸, m;Z1为戊90-21170工作面开采后在采空侧煤体中产生的塑性区宽度, m;Z3为锚杆有效长度, 取2 m;Z2为考虑煤柱稳定系数, 按 (Z1+Z3) (20%~50%) 计算。

Z1值按下式计算[1,2]:

式中, m为煤层采厚, 戊90-21170工作面煤厚4 m;A为侧压系数, 1.2;φ0为煤层界面的内摩擦角, 30°;C0为煤层界面的粘结力, 2.4 MPa;K为应力集中系数, 取2;γ为岩层平均容重, 25 k N/m3;H为巷道埋深, 戊90-21170平均为600 m;PZ为支架对煤帮的支护阻力, 在戊90-21170工作面采空侧PZ=0。

经计算, 戊90-21170塑性区宽度:

由以上计算可知, 为了使锚杆的锚固段能够安设在稳定的煤体中, 理论计算初步确定戊90-21170风巷窄煤柱尺寸为5.0 m。

3 数值模拟

3.1 数值模拟模型

根据平煤天安十矿戊90-21170工作面生产地质条件, 建立数值模拟模型研究工作面沿空掘巷护巷煤柱稳定性。模拟煤层厚度4 m。

煤层上方的直接顶厚度为4 m。整个模型尺寸 (宽高) 137.5 m75.3 m, 模型的上部边界载荷按577 m计算, 模型底边界垂直方向固定, 左右边界水平方向固定。数据模拟模型如图3所示。

3.2 模型的应力及边界条件

巷道埋深为600 m。模型上部边界埋深577 m。模型应力边界条件为:syy=-14.425 MPa, sxy=0, sxx=-17.31 MPa, szz=-17.31 MPa;下部边界条件为:x方向可以运动, y方向为固定铰支座, 两侧边界条件:y方向可以运动, x方向为固定铰支座。

3.3 围岩力学参数

数值模拟模型的材料本构模型采用摩尔-库伦模型, 数值模拟中各岩层、煤层的力学参数如表1所示。

3.4 数值模拟方案

数值模拟分别选取3 m、4 m、5 m、6 m、8 m和10 m宽的煤柱进行研究。

3.5 方案比较

巷道掘进期间煤柱垂直应力曲线如图4所示, 巷道变形曲线如图5所示。

由图4、5可知: (1) 在巷道掘进期间, 煤柱宽度对应力分布影响较大, 煤柱较小时其垂直应力分布较小且均匀, 3 m煤柱时的最大垂直应力不超过8.0 MPa;随着煤柱宽度增大, 煤柱内最大垂直应力也相应的增大, 在煤柱宽度达到10 m时最大垂直应力达到22.6 MPa。而且在0~5 m范围内垂直应力上升幅度较小, 而在5~10 m的范围内上升幅度较大。各煤柱最大铅直应力一般位于煤柱的中间偏采空区位置。 (2) 当煤柱宽度小于5 m时, 巷道围岩变形随煤柱宽度增加而减小, 煤柱宽度大于5 m, 巷道围岩变形随煤柱宽度增加而增大, 煤柱宽度5 m时, 巷道两帮移近量和顶底板移近量最小。

巷道回采期间煤柱垂直应力曲线如图6所示, 巷道变形曲线如图7所示。

由图6、7可知: (1) 巷道回采期间, 煤柱最大垂直应力随煤柱宽度增加而提高。与掘巷期间相比, 煤柱较小时, 最大铅直应力降低, 其位置向巷道侧移动;煤柱较宽时, 最大铅直应力升高。 (2) 回采期间, 煤柱宽度小于5 m时, 随着煤柱宽度增加巷道围岩变形增加较小。煤柱宽度大于5 m, 随着煤柱宽度增加巷道围岩变形增加较快。

综上所述, 运用数值模拟研究分析不同宽度煤柱, 巷道在掘进和回采期间围岩变形以及窄煤柱垂直应力的分布规律。确定合理的窄煤柱宽度为5 m。

4 矿压数据观测

戊90-21170工作面风巷采用5m窄煤柱进行沿空掘巷, 掘进期间经过4个多月的观测, 两帮相对移近量85 mm, 顶底板相对移近量271 mm, 如图8所示。巷道维护效果良好, 提高了煤炭的采出率。

5 主要结论

(1) 根据理论计算确定戊90-21170工作面风巷合理窄煤柱宽度为5 m。

(2) 通过数值模拟可知窄煤柱宽度在3~5 m范围内巷道的变形较小, 煤柱宽度大于5m后巷道变形较大。

(3) 戊90-21170工作面采用5 m窄煤柱。两帮相对移近量85 mm, 顶底板相对移近量271 mm。巷道维护良好, 满足生产使用。

参考文献

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[2]柏建彪.沿空掘巷围岩控制[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2006.

合理煤柱尺寸 第7篇

经过50多年的开采, 古书院矿3#煤、9#煤正规工作面已基本回采殆尽, 且3#煤煤柱工作面也已回采结束, 为了尽快解放9#煤边角煤柱, 为15#煤开采创造条件, 从2012年起, 开始回收9#煤边角煤柱。

如何最大化回收9#煤边角煤柱, 成为延长矿井服务年限、实现资源精采回收急需解决的问题。原边角煤柱基本上采用“以掘代采”的回收方式, 这种回收方式已被国家相关政策禁止使用, 而且资源浪费较大。在这种情况, 科学合理的短壁综采煤柱回收方式, 成为了边角煤柱回收的必然选择。科学合理地优化短壁煤柱工作面各参数, 采用短壁煤柱切眼间的工艺, 实现资源的最大化回收[1]。9#煤煤层地质情况见表1。

通过对地质资料分析, 认为9#煤地质条件适合采用短壁综采工作面回采。

2 边角煤柱回收的理论分析及应用

2.1 边角煤柱现状

9#煤边角煤柱为正规工作面和保护煤柱之间为直角或类似直角的三角形的煤柱, 储量约110万t, 如果能有效开采边角煤柱可延长矿井服务年限2 a以上。

2.2 边角煤柱最大化回收的理论计算依据

工作面回收资源量=工作面的面积 (矩形) ×煤层厚度×煤的容重×采出率。煤层厚度、容重、采出率一定的情况下, 工作面面积越大回收的资源就越多[2]。

根据回收边角煤柱的特点, 一是矩形的3个交点位于直角三角形的两直角边上, 另一交点位于斜边上;二是矩形2个交点位于直角三角形的斜边上, 另2个交点分别位于直角三角形的两直角边上。以下分别对2种情况下的最大矩形面积进行计算。

(1) 第1种情况:矩形的3个交点位于直角三角形的两直角边上 (图1) , 另一交点位于斜边上最大面积计算。

长直角边BC, 短直角边AC, 斜边为AB。已知:∠A、∠B、∠C、AB、BC、AC。设此三角形最大矩形面积的另一交点在AB斜线上的点为D。那么此种情况下矩形最大面积计算如下[3,4]:

设最大面积为y, AD=x

对y进行求导可知:

当y'=0, 即sin∠A×sin∠B×AB-2sin∠A×sin∠B x=0得出x的值, 再代入式 (1) , 得出y值就是最大矩形面积。

(2) 第2种情况:矩形2个交点位于直角三角形的斜边上 (图2) , 另2个交点分别位于直角三角形的两直角边上最大面积计算。

长直角边AC, 短直角边BC, 斜边为AB。已知:∠A、∠B、∠C、AB、BC、AC。设此三角形最大矩形面积在斜边AB上的一个交点为E, 在长直角边AC上的一个交点为D。那么此此种情况下矩形最大面积计算如下:

设最大面积为y, DE=x

对y进行求导可知:

当y'=0时, 即AB-2 cot∠A×x-2cot∠B×x=0得出x的值, 再代入式 (3) , 得出y值就是最大矩形面积。

2.3 工程实例

以下以92107边角煤柱工作面为例, 依据理论计算基础得出此煤柱工作面的最大面积 (图3) 。

92107煤柱基本特征:92107煤柱为直角三角形的边角煤柱, 其中长直角边侧为92312工作面采空区长782 m, 短直角边侧为9#煤二盘区的盘区巷道长278 m, 斜边为白马寺保护煤柱线长830 m。

依据矩形3个交点位于直角边上, 另一交点位于斜边上, 符合第1种情况特点, 根据第1种情况计算得出最大矩形面积 (②号矩形面积) S2=54 349m2, 最大矩形与三角形斜边交点位于斜边中点上。

根据此煤柱的特点, 除最大面积外, 还可以在剩余2个三角形煤柱区域 (①③煤柱区域) , 重复使用式 (1) 可以得出:①号三角形区域中可采的最大矩形面积S1=13 587 m2, 其计算方式同上。由于受工作面切眼长度限制, 最终切眼长度不能超过180 m, ③号切眼长度只能布置41 m, 可以得出③号矩形面积S3=11 275 m2。从而可以得出92107煤柱工作面可采最大面积为3个矩形面积之和, Smax=S1+S2+S3=79 211 m2。

3 三角煤柱切眼对接施工

3.1 三角煤柱切眼对接技术

短壁综采工作面回收三角煤柱时不可避免地要出现“刀把”式工作面, 在工作面推进过程中必然会出现切眼由短变长的情况, 这样就必须进行工作面切眼对接施工, 安全快速施工切眼对接工程直接关系短壁煤柱工作面回采能否顺利进行。

以92107煤柱工作面为例, 在回采过程中要进行2次工作面对接延长。①号切眼长69 m, 布置42个中间架和4个端头架;②号切眼长139.5 m, 布置89个中间架和4个端头架;③号切眼长180 m, 布置116个中间架和4个端头架。在92107煤柱工作面①号切眼回采至②号切眼煤壁平直后, 停采煤机至刮板机机头处, 将机尾2台端头架拖至②号切眼机尾后方, 安装②号切眼47台中间架, 将2台机尾端头架就位, 在将溜槽、刮板机机尾及倒链连接安装完毕, 完善工作面管路、电缆后即可组织试采。②号切眼对接③号切眼时施工方法同上。此方法的优点:工作面布置4个端头架, 不用增加端头架的设备投入, 设备费用投入少;工作面对接段行人、通风顺畅。

3.2 对接施工准备工作

(1) 作业地点的顶板及巷道两帮支护要完好可靠, 做到顶板、煤帮要完整, 无掉矸、片帮现象, 如需增加支护的地点, 必须提前支护到位, 保证作业期间的安全。

(2) 在巷道掘进期间, 提前在②号切眼和③号切眼正对处施工绞车硐室, 工作面对接时在硐室内安装1部绞车, 并用戗柱固定。所有绞车、轨道、阻车器、钢丝绳、声光信号等运输设施要提前进行调试和完善工作, 对锈蚀的钢丝绳要进行更换, 绞车及其钢丝绳的提升能力必须符合运输要求。

(3) 将②号切眼内杂物、浮煤清理完毕。

3.3 移动刮板机机尾施工工艺

(1) 将工作面刮板机机尾拆除时, 先将刮板机机尾附近浮煤清理干净, 在机尾轴处将倒链断开, 拆开倒链、电缆槽, 将机尾运至回风巷, 施工过程注意保护好电缆。

(2) 使用起吊锚杆起吊物件时必须详细检查起吊锚杆、导链、连接装置是否安全可靠, 发现问题必须处理完毕后方可继续施工。

(3) 施工前先清理二号硐室内的浮煤及杂物, 确保所有安全隐患处理完毕后方可施工。

(4) 施工现场必须安排安检工跟班, 并设专人看护沿途支护情况, 发现问题及时处理完毕后才能继续施工。拖运刮板机机尾、溜槽时物件前方及两侧禁止有人, 施工人员必须站立在设备后方或支架下安全位置作业。

(5) 刮板输送机安装结束后开始紧链, 使用单体柱紧链:在大链接头两侧用2根单体柱沿紧链方向将链子张紧, 截去多余的链后接上合适的调节链环, 卸去单体柱, 验证松紧程度是否合适, 若不合适, 则按上述方法继续紧链。

3.4②号切眼调架施工工艺

(1) 施工前详细检查施工地点及沿途的设备和作业环境是否安全可靠, 有问题及时处理后施工。

(2) 调架时严禁钢丝绳两侧有人员, 所有人员必须站立在安全位置后才能开始施工。

(3) 使用单体住顶架前安检工和班组长必须检查注液枪、高压管、连接头是否安全可靠, 各管理之间的连接是否牢固, 确保安全后才能开始施工。

(4) 使用绞车拖运时严禁超负荷强拉硬拽, 发现绞车负荷过大时要及时停机处理问题, 处理后才能继续开动绞车作业。

(5) 使用绞车拖拉支架时, 为保证作业安全, 必须选择完好可靠的40 t锚链、马蹄, 并将螺丝锁紧在支架的龙门口上, 并由专人检查无误方可进行作业。如调架地点底板有坡度时, 必须在支架调正方向时, 在支架的下山侧方向紧靠支架支打1~2根防倒柱, 要求防倒柱必须支撑可靠、迎山有力, 此处防倒柱可不必拴绑防倒绳。

(6) 吊架使用的回柱绞车底座下面必须用木料支垫平实, 绞车压、戗柱的角度要合理 (不少于四压两戗) , 并戗牢打实, 无松动现象。司机在开车前及开车过程中必须随时检查压戗柱是否松动, 有问题要先处理后作业[5]。

3.5②号切眼端头架就位施工工艺

(1) 施工前必须先检查施工现场环境, 发现有顶板离层、网兜、支护失效等隐患时, 应及时处理完毕后才能开始施工。施工期间必须安排专人巡查施工地点情况, 发现问题及时处理后才能继续施工。

(2) 端头支架卸车期间, 现场安检工、施工负责人及时观察顶板及支架情况, 发现不安全因素时及时停工处理, 端头架前方严禁有人员作业、行走。

(3) 端头架就位时, 端头架周围必须安设警戒绳, 使用单体柱配合安装时严禁单体柱和绞车拖拽同时作业。

(4) 使用绞车拉拽端头架时严禁绞车绳运行区段两侧有人员站立, 必须安排专人巡查现场确保施工安全。

(5) 支架安装过程跟班干部为现场施工负责人, 跟班安检工为现场安全负责人, 现场施工负责人和安全负责人不在现场时严禁作业。

4 效益分析

增加2个“刀把”工作面, 提高三角煤柱资源采出率, 使92107煤柱工作面采出率达到72.87%, 多回收煤炭资源6.3万t, 单价按600元/t计算, 可创造经济效益3 780万元。

增加2个“刀把”工作面, 通过2次对接完成工作面切眼延长, 减少了工作面搬家倒面次数, 延长了工作面服务年限。

在不增加工作面设备的情况下完成工作面对接施工, 减少了“刀把”综采工作面回采成本。

5 结论

(1) 总结出边角煤柱资源最大采出率的理论计算公式, 为科学合理回收边角煤柱提供理论依据。

(2) 研究出边角煤柱短壁综采工作面切眼对接技术, 使边角煤柱综采工作面切眼对接施工安全顺利进行, 减少对接施工成本。

(3) 适用于矿井边角煤柱回收工作面的设计, 科学合理地计算出工作面布置方式, 提高煤炭资源采出率, 实现最大限度回收边角煤柱资源。为科学合理回收边角煤柱工作面建立了理论计算基础, 减少了煤炭资源的损失。

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