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亭南矿大采高工作面区段煤柱尺寸优化研究

发布时间:2018-09-06 17:21
【摘要】:区段煤柱合理宽度的确定是保证大采高工作面安全开采的关键。本文以亭南煤矿二盘区大采高工作面及区段煤柱为研究背景,综合应用现场观测、理论分析、数值模拟及相似材料模拟等方法对二盘区区段煤柱进行了系统的研究,主要研究内容如下:首先,在分析矿区基本地质条件的基础上,应用现场应力观测的方法对该矿二盘区目前所留设的30m区段煤柱的破坏规律进行了研究,研究表明,当煤柱一侧位于采空区时,靠近采空区侧煤柱边缘的破坏区域宽度约为3m,上位岩层低应力区域宽度约为18m,当煤柱两侧均位于采空区内时,煤柱中部至少存在宽度为15m的稳定区域;巷道监测结果表明目前所留设的30m区段煤柱尺寸偏大,可通过优化减小区段煤柱尺寸;通过对现场观测数据分析,确定了区段煤柱尺寸的优化范围为5.2~13m。其次,从提高煤炭采出率、巷道支护及水体下安全开采的角度分析论证了窄煤柱沿空掘巷的合理性;在分析窄煤柱沿空掘巷原理的基础上,应用极限平衡理论分析计算得出区段煤柱的极限宽度为6.12m。在上述研究的基础上,应用数值模拟的方法模拟分析了采空区侧向支撑应力分布规律,沿空掘巷后及二次采动期间宽度为4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m、12m时煤柱的应力演化规律、弹塑性区域变化规律和巷道变形规律,确定了区段煤柱的优化尺寸为10m。最后,应用物理相似模拟实验,从覆岩移动破坏演化规律与煤柱承压分布规律的相关性等方面验证了采用10m宽区段煤柱的合理性、可靠性。本文研究成果为亭南煤矿二盘区区段煤柱合理尺寸的确定提供了理论基础,并对类似开采条件下区段煤柱的留设提供参考。
[Abstract]:The determination of reasonable width of coal pillar is the key to ensure safe mining of large mining face. In this paper, based on the research background of large mining face and section pillar in the second disk area of Tingnan Coal Mine, the coal pillar in the second section of the area is systematically studied by using the methods of field observation, theoretical analysis, numerical simulation and similar material simulation, etc. The main research contents are as follows: firstly, based on the analysis of the basic geological conditions of the mining area, the failure law of the coal pillar in the 30m section of the second plate area of the mine is studied by using the method of field stress observation, and the results show that, When the coal pillar side is located in the goaf, the width of the damage zone near the coal pillar edge of the goaf side is about 3 m, the width of the upper rock layer low stress area is about 18 m, and when the two sides of the coal pillar are located in the goaf, There is at least a stable area with a width of 15m in the middle of the coal pillar, and the monitoring results of roadway show that the coal pillar size of the 30m section is too large, which can be reduced by optimization, and the field observation data are analyzed. The optimum range of coal pillar size is 5. 2 ~ 13 m. Secondly, the rationality of narrow coal pillar driving along the goaf is analyzed from the angle of improving coal mining rate, roadway support and safe mining under water body, and the principle of narrow coal pillar gob driving is analyzed. The limit width of coal pillar is 6.12 m. On the basis of the above research, the distribution law of lateral support stress in goaf is simulated and analyzed by numerical simulation method. The stress evolution law of coal pillar is analyzed when the width of coal pillar is 4 m ~ 5 m ~ 6 m ~ (6) ~ 7 m ~ (8) m ~ (9) m ~ (10) ~ (10) m ~ (-1) ~ (12) m ~ (12 m), The optimum size of coal pillar is determined to be 10 m according to the rule of elastoplastic region variation and roadway deformation. Finally, the rationality and reliability of the 10m wide coal pillar are verified from the correlation between the evolution law of overburden movement and failure and the distribution of coal pillar bearing pressure by using the physical similarity simulation experiment. The research results in this paper provide a theoretical basis for the determination of the reasonable size of the pillar in the second section of the Tingnan Coal Mine, and provide a reference for the determination of the pillar in the section under similar mining conditions.
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TD822.3

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本文编号:2227027

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