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多煤层开采采区巷道布置优化


寰2 E与*的关系(E,取。z}
回果方程
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距离煤层^度抽
20 50

岩层移动的主要参数为走向边界角岛=甜,煤层倾角 l于时,下山边界角岛=鲫,上山边界角yD=静,下山充分
采动角妒。=52.,,上山充分采动角血=67.,;E组煤对D 组煤的影响范围为精倾斜方向的下部边界影响区L= 114.3 m,上部边界影响L=132.7 m;沿走向边界影响区L
2概况
2.1主采煤层基本特征 该矿主要可采j嚷层有BⅢB.m.h和凡,。煤层,共三
作者李化敏茼介:男,船岁,磋士.19晰年毕业于焦作矿业学院采矿工程专业.现任副敖授。主要从事采矿工艺及矿山压力方面的教学与研究 工作。
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组四层,基本特征见表l。 衰1主采煤层基本特征
2.2采准巷道布置特点
同一采区内三组煤层分别设置三条上山,两条岩石上 山。一条堞层上山,两条岩石上山距煤层底板20 m左右,三 组煤的三条上山重叠布置,上山巷道用煤柱保护,煤柱留设 方法如图1所示。
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岩层移动模拟试验…在2 000 riml×2 000m×I 500mm
平面摸型试验架上进行,主要模拟E组煤层开采对D组煤 层影响。结果显示,E组Jj|开采引起的冒落带高度为It.= 12.5 m,裂隙带高度为噩=47弛岩层移动从工作面前方 42 111左右开始。工作面前方岩层垂直变形小,水平位移大; 工作面后方4—50 m左右,为上覆岩层活动剧;}!l区,其下沉 量为总下沉量的舯%,工作面推过如In后,岩层下沉趋缓. 岩层移动基本符合负指数规律。工柞面最大下沉E与工 作面相对距离*之问的关系如表2所示。
右的小煤柱沿空掘巷或,腔冒巷技术。
由图4.马.。煤层同定支承压力显现峰值在8—20 m之 间.峰值移近速度达1.5 mm/d.支承压力影响范围35 iu.目 前.上、下区殷巷道中对中加m,恰处在支承压力蟑值区。根 据生产巷道观测,巷道变形严重,维护困难,因此,留煤柱护 巷,耍保持巷道稳定,上、下区段巷道的距离应大于25 m,器 空鼻巷采用3—5m的小煤柱为宣。
一工作面推进方向 a b



图2下部煤层开采对上部煤层影响的时空关系
4上山煤柱支承压力分布形态
上山两侧工作面采过后。上山煤拄处于两侧采空状态, 煤柱应力分布随回采引起的前支承压力影响范国L_及煤柱
宽度B而变化,主要有三种类型”1。一是煤柱宽度太(且> 2L),煤拄中央不受两翻采动影响;二是煤柱宽度较小(L 《B(2上-),媒柱中央受两删采动影响,支承压力叠加,叠 加支承压力呈马鞍形分布;三是煤柱宽度B<L.煤拄支承 压力峰值区叠加,煤柱中央载荷急剧增大,煤柱长期处于塑 性藏il状态。
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图3 D¨煤层工作面侧向巷道变形与煤柱宽度的关系 b.。煤层工作面两端治倾斜方向的侧支承压力的观测
选在马一。一12f132工作面平巷与上山之间的一段运描}斜巷 中,观测时巷道掘进影响期已过。根据顶底板移近速度观测 豹B一。煤层工作面侧支承压力显现分布如图4所示。
k煤层的观测设在h一13122风巷中,该风巷恰穿过 F廿一13122工作面采空区,观测结果如图5。
1引言
平硬山八矿为多煤层开采的大型矿井,设计生产能力
瑚x l旷妇,实际年生产∞O×l矿ffa。由于巷道布置不尽台
理,系统复杂,维护困难,采掘接替紧张,煤炭损失较大,一定 程度上影响着矿井经济效益的提高+其主要原因之一是开采 引起的本煤层以及煤层与煤层之问的矿山压力相互作用规
律不清.巷道布置及各煤层开采的时空关系不合理。因此. 研究多煤层葡采的矿压显现及分布规律,对优化采准巷道布 置具有重要意义。
D“煤层
采空匡
上(下)山\



煤层
65\采空匡
\上(下)山
\£

煤层
65。\采空区
上(F)山
图1各煤层上山煤柱留设方沽
2.3回采巷道布置殛堆护状况
瑰.。煤层上下区段巷道中对中10 m,煤柱宽约7‰工 作面超前支承压力严重影响范围约20 m,顶底板移近总量小 于400mm,超前∞m加强支护.巷道基车稳定。
根据现场观铡.前支承压力影响范围现.。煤层:L=
65 m,B.m攥层:L=40m,k煤层:k=印m,EI‘.”煤层:
乙=20m。 目前.三组煤上山与上山之间煤柱2D一25m,两删煤柱
宽度JI第一种类型,一般情况下.煤柱中央应力未叠加,支承 压力分布呈马鞍形。
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图4 h”煤层侧支承压力显现的分布
5侧支承压力分布规律
岩层移动对E煤组巷道穗定性的影响。 从本煤层支承压力影响舶角度.上山煤柱台理的宽度应
使上山两侧支承压力不叠加或少叠加,即日≥2L+厶。八 矿前支承压力影响范围《65 m,上山煤柱宽度一般150— 200 m.上山巷道之间的距离加m左右。因此,奉煤层支承 压力对上山巷道影响较小。
采区上山分组布置,各煤层下行开采。同一采区内各煤 层上山重叠布置。支承压力沿底板的传递对上山的影响,按 载荷作用下基础内应力分布理论,即集中载荷在弹性基础内 任一点(#、z)的应力t为
F-一。与k蠼层有8—10m的岩柱.k¨煤层工作面区 段平巷内错lO一20 m左右布置,巷道围岩变形较小,巷道较 稳定,但区巨煤柱达35 m以上,煤炭损失大。
·根据平八矿实际条件,用相似材料模拟试验对开采引起 的岩层移动、开采后应力的重新分布,煤层之间的相互影响 等进行了试验研究。
b.。,k爆层上分层的上下区段巷道中对中20 m,煤柱 宽度订m,工作面前支承压力严重影响范围达50~70 m,巷 道顶底板移近总量大于1 000 mm,支架折损严重,巷道维护 困难,生产期间不断返修。
马一。堞层下分层采用内错式布置,一般内错10 m左右, 巷道处在上分层采空区下方的卸压带内,巷道压力小,易于 维护,但煤柱大,煤炭损失严重。
“;嘉白
式中:p为作用于半平面体边界的垂直应力,;为与集中力 作用点的垂直距离,x为与集中力作用点的水平距离。
计算可知,支承压力(K=3)在底板传递应力升高区影 响深度为移动支承压力影响区范围k的2倍.其中应力升
高区(K=1.5)明显影响深度为L。实测表明,在目前开采 条件下,支承压力在底板的影响范围小于D,E,F组煤之间 的层间距,而且各组上山煤柱宽度较大,支承压力叠加程度 较小,因此,上部上山煤拄载荷对下部煤层巷道影响较小,下 部上山巷道位置选择时,可不受上都上山巷道位置和煤柱的 影响,应根据本煤层的条件进行确定即可。
k壤层在甩固定煤柱边界处巷道变形速度较小,随距 离增加而运淅增大.当距固定煤柱边界20 m左右时,巷道顶 底板移近速度曩大,当距煤柱边界加m左右时,变形基本趋 于毽定。理行上下区段煤拄宽度为20 m左右,巷道维护十 分用难,遽正是由于该巷道处在相邻工作面同定支承压峰值 区所致。因此,留攥柱护巷保持巷道稳定的煤柱宽度,应在 加m左右,沿空捆蔷以使煤拄克度控制在3~5m为宜。
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小.在F爆组开聚至謦采魏附近时,会造成E组上山的轻度
破坏”J。应加强观捌及开采F煤时对E组上山的加固。
6.2回采巷遵布置
珏一。煤层,由圉4可知,距煤柱边绦7.5 m左右时,围岩 变形速度达0.78 mm/d,随着距煤柱边缘距离的增加,变形速 度衰藏很快,当麾媒柱边缘20 m时,围岩变形已基本稳定, 可见,在目前采探达一430以上,珏一。爆层工作面同定支承压 力影响范围为∞m左右,由于玛.。煤层强度较高,顶底板岩 层稳定,留堞柱护巷情况下。上下区殷巷道中对中10 m可满 足巷逋维护及生产要求。为域少煤炭损失也可采用3 m左
6多煤层采准巷道布置
6.1采区上山巷道布置
采区上山布置主要有两种形式,一种是冒煤柱护巷方 法,另一种是跨上山开采。
留煤柱护巷是平顶山八矿目前主要的上山护巷方式。 其布置主要考虑如下三个方面的因素:一是本煤层前支承压 力影响;二是支承压力沿底板的传递;三是下部煤组开采的
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