不穩(wěn)定圍巖區(qū)段煤柱尺寸的確定_陳金國

1、文章編號:1003-5923(200004-0040-02不穩(wěn)定圍巖區(qū)段煤柱尺寸的確定陳金國(徐州礦務(wù)集團夾河煤礦,江蘇徐州221167摘要:本文對大量實測結(jié)果的數(shù)理統(tǒng)計、歸納推理的同時,得出了夾河煤礦不穩(wěn)定圍巖條件下護巷煤柱尺寸的經(jīng)驗計算方法,供現(xiàn)場應(yīng)用時參考。關(guān)鍵詞:不穩(wěn)定圍巖;區(qū)段煤柱;合理尺寸;計算方法中圖分類號:TD353+16文獻標識碼:A徐州礦務(wù)集團夾河煤礦2層煤屬二迭紀下石盒組煤層,頂板多為易風(fēng)化的頁巖或節(jié)理發(fā)育的砂質(zhì)頁巖,極易冒落,一般無堅硬老頂。煤層底板為松軟灰色頁巖,遇水膨脹。2層煤煤質(zhì)松軟,f=1. 5,屬典型的“三軟”煤層?！叭洝泵簩咏o回采工作面區(qū)段巷道布置及支護帶

2、來一定的不利影響,在生產(chǎn)實踐中,由于區(qū)段煤柱尺寸選擇不當,導(dǎo)致巷道變形嚴重,一直困繞著回采工作面單產(chǎn)能力的充分發(fā)揮。為了切實解決這一問題,夾河煤礦自1995年下半年開始,連續(xù)對西一、西二兩個采區(qū)共6個工作面區(qū)段護巷煤柱尺寸的選擇進行了較為深入的研究,基本上掌握了此種地質(zhì)條件下護巷煤柱穩(wěn)定尺寸的確定方法。1計算方法的確定利用3年多時間,對近似的不穩(wěn)定圍巖條件下6個工作面區(qū)段護巷煤柱尺寸及圍巖變形量進行觀察、收集,通過歸納、整理,得出圍巖變形量和護巷煤柱尺寸之間的關(guān)系,見圖1 。圖1回采巷道圍巖變形與護巷煤柱尺寸的一般關(guān)系通過對上述曲線特點分析,符合概率曲線的特征,對概率曲線進行平移和變量代換,得

3、到回采巷道圍巖移近量(率與護巷煤柱寬度的關(guān)系曲線函數(shù)式為:(x=A e-(x-kB B+0(A0,0(1式中(x圍巖相對移近量(率;x護巷煤柱寬度,m;B保持穩(wěn)定狀態(tài)的煤柱寬度,m;0沒有煤柱影響時,巷道圍巖的相對移近量(率;特征各不相同,從而對巷道穩(wěn)定性有不同的影響。(3在進行巷道的建造時,要充分考慮裂隙分布各要素,以使巷道既安全又經(jīng)濟。(4在分析巷道圍巖穩(wěn)定性時,應(yīng)首先將構(gòu)造控制性裂隙的特征進行調(diào)查分析,從而確定構(gòu)造控制性裂隙的形成機制,以防控制的盲目性。參考文獻:1林韻梅.地壓講座M.北京:煤炭工業(yè)出版社,1981.2于學(xué)馥,鄭穎人.地下工程圍巖穩(wěn)定性分析M.北京:煤炭工業(yè)出版社,198

4、3.3徐開禮,朱志澄.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)M.地質(zhì)出版社,1984.4李新平.裂隙分布對地下硐室穩(wěn)定性的影響研究J.金屬礦山.1997.(3.5陳劍平,王清,肖樹芳.巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)分數(shù)維計算機模擬J.工程地質(zhì)學(xué)報,1995.(3.6任德惠,張平.不同傾角結(jié)構(gòu)面對巷道穩(wěn)定性的影響.煤炭學(xué)報J.1988.(3.7蔣爵光.在不同構(gòu)造應(yīng)力作用下節(jié)理巖體隧道的穩(wěn)定性J.西南交通大學(xué)學(xué)報,1982.(1(收稿日期:2000209212;責(zé)任編輯:尤里42000.4礦山壓力與頂板管理A、待定常數(shù);k=1315由式(1可以看出,在同一種圍巖條件下,只要有三組不同煤柱寬度值,通過三元方程組,就可得出一組A、B值,并得到在該

5、類圍巖條件下巷道圍巖移近量(率與護巷煤柱寬度之間的關(guān)系式。至于方程組的解,可用計算機程序進行解算。2數(shù)據(jù)整理上述計算方法的關(guān)鍵在于實測值的選取。選取的實測值決定計算結(jié)果的合理與否。從大量的實測數(shù)據(jù)中選取最能真實反映巷道圍巖變形量與護巷煤柱寬度之間的內(nèi)在關(guān)系的三組數(shù)據(jù)至關(guān)重要。因此,應(yīng)盡可能地選擇觀測數(shù)據(jù)比較合理的巷道,并且盡可能地消除各種可能產(chǎn)生的誤差。(1計算巷道受采動影響的圍巖頂?shù)装逑鄬σ平?。為了克服巷道高度的影響及其他誤差,將煤柱寬度相同情況下測得的頂?shù)装逑鄬σ平十斪饕粭l巷道反復(fù)測得的結(jié)果,取其平均值作為觀測結(jié)果。(2計算巷道埋深的平均值。在計算時,對于同一類巷道的三組實測數(shù)據(jù),取其

6、埋深的平均值作為計算系數(shù)A、B的巷道埋深。(3對0的處理。在計算時約定,護巷煤柱寬度x是指順槽的設(shè)計煤柱寬度。當巷道兩側(cè)為實體煤時,取x=100m;當采用無煤柱護巷時,取x=0,所以,x=100m時,巷道頂?shù)装逡平士勺鳛椴皇苊褐绊憰r的頂?shù)装逑鄬σ平省?計算結(jié)果表1是經(jīng)過歸納整理后的巷道原始數(shù)據(jù)。表1巷道原始數(shù)據(jù)巷道名稱采深 m煤柱尺寸 m頂?shù)装逡平?2616風(fēng)道2616機道2618風(fēng)道2425風(fēng)道2425機道2427風(fēng)道4334654804504855301410015212100233110211171561517189121779166取巷道頂?shù)装逑鄬σ平实钠骄岛?選取其中三組

7、數(shù)據(jù)進行計算,見表2。表2相對移近率平均值計算表煤柱尺寸平均值x10021215頂?shù)装逡平势骄?13134171895615僅考慮有煤柱影響時,即認為x=100m,= 0時,選取的三組數(shù)據(jù)見表3。表3計算數(shù)據(jù)x i10021215i041553112將上表數(shù)據(jù)代入式(1中,形成三元方程組,用程序進行計算,經(jīng)過有限次迭代計算,在相當精確條件下,得到以下計算結(jié)果:0=13134,H=464m;A=41165,=27114,B=40135;(x=41165e-27114(x-B 3B2(2將采深、煤柱尺寸及頂?shù)装逡平实钠骄荡胧?2,即可求得護巷煤柱穩(wěn)定尺寸B與采深H的關(guān)系:B=2515+01041H(3 4計算結(jié)果檢驗公式(3得出后,在類似圍巖條件下的2620風(fēng)道及2429風(fēng)道護巷煤柱寬度的設(shè)計時,就參考了這一公式,數(shù)據(jù)見表4:表4護巷煤柱寬度巷道名稱2620風(fēng)道2429風(fēng)道埋深 m500650護巷煤柱穩(wěn)定尺寸 m4652實踐證明,這兩條回風(fēng)道在回采生產(chǎn)過程中,巷道變形不明顯,基本滿足生產(chǎn)需要。這充分說明,根據(jù)以上公式確定的護巷煤柱