大傾角特厚煤層綜放開采區(qū)段煤柱合理尺寸優(yōu)化與研究.pdf

1、我國將煤層按傾角劃分為緩傾斜、傾斜、和急傾斜三類，大傾角煤層并沒有確切的定義，國內(nèi)學(xué)者根據(jù)冒落矸石滑移的自然安息角(35°)和走向長壁工作面液壓支架最大適用傾角(55°)，將煤層傾角在35°～55°范圍內(nèi)的煤層稱之為大傾角煤層。隨著賦存條件較好煤層的不斷采出，大傾角煤層逐漸成為許多礦區(qū)或礦井的主要可采煤層，大傾角煤層采場覆巖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，區(qū)段煤柱受采場側(cè)向支撐壓力、煤層傾角、煤層強(qiáng)度和頂?shù)装逄卣鞯挠绊?，同時在特厚煤層地質(zhì)條件下，煤柱穩(wěn)定性不

2、同于近水平和緩傾斜煤層，因此，研究大傾角特厚煤層地質(zhì)條件下，區(qū)段煤柱與上覆巖層破斷結(jié)構(gòu)特征，煤柱垂直應(yīng)力分布規(guī)律及煤柱穩(wěn)定性等問題，對大傾角煤層開采理論和指導(dǎo)現(xiàn)場實(shí)踐均具有重要意義。
　　 通過現(xiàn)場調(diào)研及理論分析，總結(jié)了大傾角煤層采用走向長壁工作面開采時，采場傾斜方向上覆巖層冒落形態(tài)的“不對稱性”，同時在采場傾斜方向上形成“三鉸拱”結(jié)構(gòu);受此結(jié)構(gòu)影響，在礦山壓力顯現(xiàn)特征上表現(xiàn)為工作面來壓的“時效性”。
　　 通過建立大傾

3、角煤層走向長壁工作面回采完后區(qū)段煤柱上覆巖層在煤層傾向方向斷裂形成巖塊A、巖塊B和巖塊C鉸接小結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，運(yùn)用“砌體梁”理論，分析了影響區(qū)段煤柱穩(wěn)定性的砌體梁巖塊滑落和回轉(zhuǎn)變形失穩(wěn)的平衡條件。
　　 以山西潞安集團(tuán)潞寧孟家窯煤礦5號煤層大傾角特厚煤層為地質(zhì)條件，運(yùn)用極限平衡理論，得出區(qū)段煤柱合理留設(shè)寬度是煤柱兩側(cè)塑性區(qū)寬度和中心彈性區(qū)煤體的臨界尺寸之和。同時分析了煤柱中存在弱面以及煤柱變形的時間相關(guān)性，得出區(qū)段煤柱中存在弱面時