（矿业工程专业论文）榆家梁矿巷道合理煤柱宽度及支护参数实测分析.pdf

太原理工丈学工程硕士学位论文 y - 6 2 0 1 1 3 摘要 为了满足工作面超氏规快速生产，采用双巷布置系统，两巷之阀留有 煤柱，回采巷道的稳定性是用煤柱和锚杆支护体系两者配合米予阱保i l f 的， 因此存现有设备和锚杆支护现状条件下，选择多人的护巷煤柠宽度与锚朴 支护相匹配能满足回采巷道的维护稳定，保证正常的使用，目煤十1 ：损失减 少剑最低限度，则是解决这一问题的关键。这个问题圆满解决后，而结合 煤层的具体条件，设计合理的巷道锚杆支护参数，则可使高效掘锚机纽的 效能得到充分发挥，大大加快巷道的支护速度，保证在丌采服务划问巷道 的稳定o jf f 常使片j ，为综采工作面的快速生产和正常接续创造有利条什。 本沦义将针对长壁综采双巷布置系统护巷煤柱宽度叫题，h 现场实测 方法，通过测试数据分析，根据榆家梁矿5 2 煤层1 5 ( 1 2 长壁综采工作n ：j 媒托支承压力分粕和 j 作超前支承压j 变化规佯获衡：1 ) 榆缘梁矿5 2 煤层长蹙玎采条什f ，h - a ：i ；3 巷道煤桂宽度为2 0 m 。叫采巷道伽；+ f 设l i 寸， 可以 训嫩2 0 m 的护巷煤柠尺、j 留设，这和自h 面榆家梁矿5 2 煤层私通烈托 宽度n 勺仞步发计参数一致。2 ) 榆家梁矿5 。2 煤层| 殳世盯采_ r f l 。嘶的超f m 采 动影响距离为1 ( ) 1 5 m ，今后5 2 煤层回采巷道( 顺枇) 的超自0 支- j ? 距离 可按1 5 m 设计，以减少支护工作量与支护时叫，提高支护速度，保证综采 皿协陕速高效安伞，l 产。存回采巷道现有锚杆史护条件下，经过刈巷】, 酆v - 田i t - 杆支护载荷、倒岩变形以及离层松动范阳的实测数掘分析，最终确定榆 矿5 - 2 煤层回采巷道的合理锚杆支护参数为：锚朴支护砷j 胃形式为单体锚 杆支护，矩形布置，顶板铺忤长度1 8 m ，锚杆问排距10 m x l0 m ，锚杆利 质a 3 圆钢，杆体卣径中1 8 r a m 。端锚铺阎，每个锚朴选用一卷z 2 3 3 5 0 捌 脂药卷，托板选用规格1 0 0 m m l o o m m 1 0 m m 钢板。 关键词：榆家粱煤矿，矿压，回采巷道，煤柱，锚杆支护 太原理工大学工程硕士学位论文 1 绪论 现代化矿区的大型综合机械化开采是以其推进速度快、工作面产量高 和效率显著为主要特点。为了充分发挥综合机械化开采强度大与高产高效 的优势，则要求在开采部署设计时选择相应的合理工作面长度与推进氏度 参数，以适应高产高效综采工作面的连续化生产特点，尽最做到少搬家， 确保综采工作而在较长时间内的高产稳产。这方面，神东矿区已经实现， 如，j 置的综采1 ：作面长度为2 4 0 米、推进长度4 0 0 0 - - 5 0 0 0 米甚至达6 0 0 0 米就是基于这样的考虑。此外，还必须采用与商产高效综采工作面配套的 凹采巷道掘进t 艺、护巷方法与支护技术，以保证安排萨常的采掘接替， 避免因采掘失调而影n i ；j ：t 1 1 采生产。 神东矿区目日h 采1 1 j 罔外进口快速掘进机组，回采巷逆锚拥支护等都足 实现巷道快速掘进和快速支护的有效措施，儿基本保证了综采：1 ：作面的快 速生产和币常接管。但是现在存神! 的问题是：为了，满足1 ：作豳长规快速 ：【二产，采川取巷m i 胃系统，两巷之问科有煤柱，回聚巷道的稳定性足川煤 柞和锚牛丁支护体系两# 配合来予以保证的，i - j , l ：k 在现白设备和锚杆史护现 状条件下，选择多人的护巷煤 ：宽度与锚卡f 支护口匹配能满足旧采糟道的 维护稳定，保证正常的使心，且煤柱损失减少到最低限度，则是解决这 问题的关键。这个问题圆满解决后，冉绵合煤层的具体条件，设计俞理的 巷道馅杆支护参数，则可使高效掘锚机组的效能得到充分发挥，大大加快 巷道的支护速度，保证在开采服务期间巷道的稳定与正常使用，为综采工 作而的快速生产和正常接续创造有利条件。 本论文将针对长壁综采双巷布黄系统护巷煤柱宽度问题，用现场实测 方法，通过测试数据分析，给出榆家梁矿的主采煤层回采巷道的合理煤柱 宽度参数。 奎堕堡三盔兰三垦堡主兰堡堡奎 2 榆家梁矿地质条件及矿区回采巷道矿压一般规律 榆家梁井用位于陕西省神木县东北部，距神木县城2 5 k m ，井田位于神 府矿区地方煤矿丌采区东南部，榆家梁煤矿现已改扩建为年产8 0 9 万吨的 高产高效大型矿井，其以一盘区为列分析其丌采技术条件。 2 1 地层 根据地质填图及钻孔揭露，本盘区地层由老到新有：三迭系上统永坪 组、侏罗系下统富县组、中f 统延安组、第i 系上新统、第四系中上更统 及全新统。 煤系地层为中下侏罗统延安组( j 1 - 2 y ) ，因受后期剥蚀，残存厚度不 ，术盘区薄者9 2 m ，厚者2 3 00 6 m ( y 1 ) ，平均厚1 9 0 1 7 m 。禽可对比煤 j i - 7 - 9 层，含呵采煤层4 层，含煤系数为57 。根据岩牛h 、岩性特征，延 安组i 分为4 个 | 绂旋回( 即4 个岔煤层段) 。 2 2 构造 、单刹构造 盘区地层产状平缓，其构造形态为一走向北东东，倾l q 北北西的! 卜缓 单刹构造。倾角l 。25 。，一般1 5 。其构造运动的形式是整体差异微 弱的升降运动，表明在煤系地层沉积之初，地形隆起与凹陷区沿北北东相 问分前i 。本盘区恰处于隆起和凹陷的过渡地带，故沿走向及倾向起伏很小。 从5 2 煤层底板等高线及井下巷道实际描露资料可以看出：在总体倾 向为北北西的单斜构造基础上，仍表现出呈“s ”形展布较为宽缓的波状起 伏，波长2 0 0 9 0 0 m ，幅高2 - 6 m ，其规模大小不一，在剖面中两翼无对称 奎垦些三查兰三堡堡主竺垡堡苎 性，煤层底板坡降1 5 4 0 ，主要受原始沉积，成岩过程中的差异压实及后 期构造运动共同作用所致。 ：、断层 盘区内断裂极不发了，仅在盘区边部y 1 8 号孔附近的支沟中，发现一 小正断层，断距1 5 0 m ，走向2 9 5 。，倾向2 0 5 。，倾角7 3 。，上上i 川上断距 变小以至消失。 ：、裂隙发育情况 擞区内区域性节理f i 发育，部分地段由川哥部应力所致发育两组不太 密集i ! | j 节理。统计结果显示：沙坡东5 0 0 m 沟中发育组侮理，产状为1 9 0 。么6 0 。，节理密度8 条m ；前窑塔煤矿南侧沟中发育曲组书理，j 。：状分 j 川为2 0 。么8 7 。，3 0 0 。8 8 。，两纠节理交角近9 0 。，节理i i 股r 、| i t 、 紧：i ，裂隙掉j 度分别为l5 条m 和1 条，1 1 1 。 总之，盘医内构造简币，变形微弱，划各j 采和局部j 采煤层兀破坏 作川，心构造简单型矿床。 2 3 工程地质及其它开采技术条件 、岩体，i 一程地质特征 按盘区内岩石的成凶、工程地质特征及其存宁问上的分布，可将盘区 内岩石划分为五大岩组，即：风化岩组、烧变岩组、粉砂岩泥岩及其互层 岩细、砂岩岩组和煤岩组。 根掘组成岩体结构体及岩体结构面的特征，将本搿区岩体划分为四大 岩体结构类型，即散体结构、碎裂结构、层状结构和块状结构。 查曼型三查兰三矍! 坚主兰些笙塞 二、导水裂缝带及垮落带发育高度计算 据榆家梁煤矿一盘区5 2 煤层顶板岩石力学试验统计成果，5 2 煤层顶 板自然：状态下抗压强度为2 1 4 0 m p a ，岩层属中硬岩石。按三下采煤规程 ( 2 0 0 0 年6 月) 中垮落带及导水裂缝带发育高度计算： 当采高4 1 0 m 时，垮落带高度为1 2 9 1 m ，导水裂缝带高度为4 5 、9 5 m ， 冉加上防水、防砂安全煤岩柱保护层2 倍和4 倍的累计采厚，则一盘区防 砂安令煤崧柱高度为2 l1 1 m ；防水安伞煤岩柱高度为6 2 3 5 m 。目前所使用 的公式带有普遍性，盘区内没有这方而的资料，汁算结果仪供参考。据5 2 煤层上攫基岩厚度等值线可以看出，在黄羊城沟、范家沟下游，榆恻沟下 游均为导水裂缝带范围。 、煤层】贝底板稳定附 ( 1 ) 煤二：坝扳稳定，r f ： 5 2 煤层顶扳稳定性可分为二。个区，擞k 南部十要足：苦顶区，岩7 i 类刑 为rp 馊岩千i ，以砂岩岩类为主，顶板比较稳定，曲而角y 2 9 、y 2 1 陌厚n j 州砂岩也划入老项区， 盘区老顶项板分级为米压叫 融一强烈( ! | jl l 一 掣) ，擗区北部及y 2 0 号孔附近划入自接顶区域；直接顶区域内般顶板 含有泥崧、炭质泥岩、薄层半且砂岩等软弱岩石，i f g j 1 砂岩类和泥岩类钉：往 互层：队； | | j ! 板属于不稳定顶扳稳定顶板( i 一1 i 类) ；存盘区内还存在一 些伪顶i x ，y 1 1 、2 0 弓钻孔附近为伪顶区，伪顶区岩石易1 ：冒落，本报告 仅圈定其范闸，以示分布。 ( 2 ) 煤层底板稳定性 根据钻孔揭露情况，5 2 煤底板在盘区中部大部分区域即钻孔y b l 、 y 11 、y b 3 、y 1 0 、y b 4 、y b 8 、2 1 、y b 7 、y b 2 、y b l 3 等钻f l 底板岩性为 4 查堕里! ：查兰三堡曼主兰垡笙兰 泥岩、砂质泥岩、泥岩与砂质泥岩互层。其工程地质性质较筹；在盘区局 部区域即：西南y 7 、y 2 0 、y 1 7 、y 1 4 及北部y b 2 0 、y b 6 所揭露为细砂岩、 粉砂岩，砂岩为主，底板稳定性较好；根据此情况，本盘区煤层底板工程 地质性质较差。 2 4 神东矿区回采巷道矿压显现的一般规律 神东矿区是大型的现代化煤炭生产基地，自矿区开发建设以来始终- 墨 持以岛起点、高技术、高素质、高效率和高效益以及低伤f 。牢的“n 高一 低”矿井建设模式为标准，结合神东矿区浅埋深、薄基岩和厚冲积沙的煤 层地质赋存条件，按照大型现代化矿井的快速商效 t ij “的客观要求，剥大 断面超长距离川采巷道的快速成巷1 j 支护的许多关键技术，渚如掘进工艺 方式，巷道矿压显现规律，巷道断面优化、煤柱宽度选择以及川采巷道锚 4 ：i ：支扩1 的合理m j r 方式j 史护妓术参数等领域进行了许多! 茸千r 成效f l j i i j t ：究 探索，形成r 一套适应神东矿区地质条件并具有神东特色的网采苍道岩 捧制与史护技术，为矿区的聚拥正常接续和快逃商效生产提供了蜗艾的技 术保障。 2 , 4 】酬采巷道矿压混现规律与圈岩控制技术研究p 1 9 目的、内容及方法 神东矿区条件卜- ，胀务于现代化综采工作而的刚采巷道洲贝椭) 具钉 如下几个特点： 1 ) 埋深浅，大多数丌采深度在8 0 m 15 0 m 五：右； 2 ) 巷道顶板的基岩薄，一股基岩厚度仅有几十米左右； 3 ) 厚冲积沙覆盖层，一般基岩卜i 有4 0 8 0 m 的松散冲积沙，在回采 过程中由于上覆岩的破坏移动可能造成溃沙和突水事故： 4 ) 巷道断面大，一般均为矩形巷道，宽高为( 3 5 5 5 ) m ( 28 3 8 ) 奎垦墨三查兰三堡婴土竺垡堡苎 n q ； 5 ) 巷道长度大，服务时间长； 6 ) 巷道受采动的影响大。为此，神东矿区必须解决大断而氏服务期地 f pj 采巷道的稳定与维护等影响丌采生产的关键问题，这就要求对巷道相 必的许多基础课题用先进的测试方法和测试仪器进行摸索研究，以确定与 种东矿区采矿地质条件相适应的巷道布置方式与支护技术参数。 神东矿区回采巷道问题研究，根据课题的研究f 的与研究内容，所采 j 的 叶究力法有： ( 1 ) f u i 采巷道用岩控制与支护技术的矿压理沦分析方法 卜要用煤柱支承压力分却理论，分析回采巷道的煤托宽度参数；巷道 的围措破碎松动圈理论，分析锚朴支护技术参数；弹塑性力学的有限元数 值模拟，分析锚杆的合理支护参数。 ( 2 ) 川采巷道刑岩控制与支护技术的现场灾测分析厅法 ，陀此力i j i ，结合课题的研究 容，用荧同f s 7 0 x 2 0 1 1 f f l 斑丰1 5 1 _ 仪进行钻 - l 剃察，分析顶板岩层的岩石结构和裂隙分斫i 情况；川钻孔液肌枕实测煤 枉的忠力( 支承压力) 分川，规律，依此确定煤柱尺i j 参数；用锚朴( 或锚 索) 测，j 训实测锚杆的承载载倚大小， t 拔测力计灾测锚朴的锚固力；用 超声波测试仪实测巷道的松动圈范围，确定锚杆支护的搜术参数等，为神 东矿区拈道围岩控制和锚朴支护设汁奠定了”萎实的决策基础。 2 4 2 u i 采巷道的矿压显现规律研究 在特定的采矿地质和巷道支护条件下，评价回采巷道稳定与甭的主要 依据是要考察其周边的围岩应力集中程度和围岩的收敛变形大小，办即必 须研究回采巷道的矿压显现舰律寺中东矿区先后在火柳塔矿、大海则矿以及 补连塔矿进行了现场实测研究，成功地指导了巷道的支护设计和施工实践。 太原理工大学工程坝士学位论文 在现场布设十字测点用测杆实测巷道的表面位移；钻孔内布设基点用 顶板离层指示仪测试巷道顶板的离层情况；用锚杆拉拔试验测试锚固剂的 粘结强度，以检查锚同力是否达到设计要求；用锚杆测力计实测巷道锚杆 支护的承受载荷。 1 ) 回采巷通围岩变形的实测研究 ( 1 ) 巷道表而位移的吱测分析经过现场观测，人柳塔矿、大海则矿 以及补连塔矿的川采巷道表而位移比较结果，见表2 - 2 。 表2 - i 大柳塔、大海则和补连塔矿回采巷道表面位移实测数据 口“川名称表面忙移( m l t i )断面收缩率( )备注 sh r j5 2 51 4 1 6 人棚】j 咎 锚卡1 一支护，无捌进影 sm 22 304 5 08响，仪有采动影响 s ，、4 0 5 512 补造j * 】 s ，f t j2 j 2 813 s 3 25 3 61 6 l8巷宽4 6 5 m ，销十。 人海! ! | j 1 ( 9 1 1 1 1 1 1 、13 m ，4 根镒 sn f ；2 4 3 4o5 0 7 ，排趴l m 神东矿区回采巷道表面化移观测结果分析表明，巷道表_ i i 位移变化特 点是：a 、在巷道刚掘进的1 7 1 9 d 内顶底板相刈移近量变化较大，随后即 趋j 。f 缓；两帮移近量在2 0 d 之后趋于稳定，稳定之后巷道的r 目岩变形不 论是顶底移近还是两帮收敛均处于相划稳定发腱阶段，存此阶段巷道明岩 变形量占总变形量的比重很小，仅为1 5 2 0 ：b 、巷道的断面收缩率k 目x , j 较小，如人海则矿回采巷道的顶底收缩牢为1 6 1 8 ，两帮收缩牢为0 5 o 7 ，基本均在1 t i 右， r j 见回采巷道在不受采动影响时属1 ：非常稳定 的；c 、回采巷道布置存煤层巾，神东矿区煤层完整性好，袋隙不发育，因 查垦竺士查兰! ：堡堡堂堡堡苎 此两帮收敛量较小，低于1 ，在留设合理煤柱宽度能保证煤拄总体稳定的 前提下，巷道煤帮是可以自稳的，不需要打巷帮锚杼，这样将大幅度地提 高巷道掘进速度，且最大限度地减少巷道支护材料费用；d 、工作面前方顺 横嘲岩位移测站的实测分析，说明神东矿区回采巷道矿压显现不明显，即 平时f i 受聚动影响期洲，围岩变形量很小，仅只有工作面临近测站时围岩 变形量才显著增加，但巷道田岩变形量并不很大，工作面前方超| j i 支承压 力影响距离为1 47 2 2 4 m ，平均为1 8 6 m 。 ( 2 ) 巷道项板岩层相对位移及其离层情况分析 列神东矿区范酗内大柳塔、大海则和补连塔矿所进行的回采巷道顺扳 岩层棚刈位移及其离层观测的憨结分析结果，参见表2 - 3 。 表2 - 3 失棚，塔、大海7 1 ) 和补连塔矿回采巷道砸板离层实测数据 j 离废锚瓦外离层总离j 去位( 1 1 1 1 1 1 ) 【)( 1 1 1 1 1 1 ) 42 l 67 6 ；25 8 33 6 750 9 6 7 根掘表2 3 的观测数据可知：神东矿区锚杆史护的综采工作面叫采巷 道，总体束说，巷道顶板发小离层是普遍的，锚 直i 区内顶板离层量小，锚 闻l 外顶板离层量大，f f l 总离层量不火，说咧神东矿区巷道采用锚杆支护 是可行和有利的，足以确保采巷道的稳定利维护。锚圃区外的顶板离层 般发_ ，j t 在煤顼- j 顶板岩层交界处。此外，锚固区内的离层量虽然很小， 但并不为零，这种情况反映了铺杼端头尚没有完全安装在稳蚓岩层内，原 先的锚卡| 设计殴度应该予以加长，在以后的巷道支护实践中应缔俞具体巷 道羽岩条件，选用更能保证巷道稳定的1 8 m 锚杆，现有神东矿区巷道支护 1 8 m 锚打的大面积推广应用，对高产高效快速丌采工作丽的顺槽支护起到 r 奎垦兰三查兰三堡丛主望堡垒塞 了积极作用。 锚杆锚固力测试分析： 以大海则煤矿地下回采巷道锚杆支护的工程质量监测为前提，用锚杆 拉拔试验设备在3 1 0 工作面联巷所进行的3 缉锚杆锚固力拉拔试验，总结 如表2 - 4 。 由锚杆锚固力的观测成果可以看出： 锚杆的最大锚固力为7 0 k n ，最小锚固力为5 3 3 k n ，均大于5 0 k n ， 锚吲质量符龠规定。 锚杆拉拔试验的破坏形式主要有2 种：锚固段拉出和锚杆螺纹拉脱 托拔试验表明：锚杆拉拔破坏形式主要以锚固段拉出为手，占7 8 ；铺杆 螺纹段拉脱破坏形式仅占2 2 ，且螺纹段拉脱破坏的谲杆最大承载力是 5 33 5 8 3 k n ， 。般比锚同段拉出的破坏裁荷低，说明铺秆螺纹段强度足 影响f l l 占杆擐人承女戈j 的个重要因索，这办而的改进完善是必要的。 锚孝1 汀体是卣径1 6 r a m 的圆锏，所测铺阎力已经接近或达到儿理沦 破断载倚，因此铈午t 锚固力满足要求。 2 ) 打受力测试分析 神东矿区吱测的锚卡受力结果，见表2 。5 。 表2 - 4 锚杆锚固力拉拔试验结果 。 组数项目 1 23 锚1 嘲力6 6 75 837 0 l 破坏方式锚吲段拉山螺纹拉托锚同段拉山 铺力5 676 5o6 3 3 2 破上 、方式锚吲段拉山锚段拉山 锚段拉出 铺俐力5 3 35 6 76 1 7 3 破坏方式螺纹拉托铺i 刊段拉出锚阎段拉山 太原理t 大学工程硕士学位论文 巷道锚杆受力变化规律的观测成果表明，锚杆受力在整个观测期间变 化不大，比较平缓，说明巷道矿压显现不明显，锚杆受力变化范围是1 1 2 7 k n ，明显低】二锚卡 ：锚固力和杆体破坏载荷；锚杆受力1 i 大，变化较为平 缓，从另一个侧面证明锚杆支护强度足够，巷道安伞程度高，巷道是稳定 的。 24 3 回采巷道煤柱支承压力分巾特征与煤枉宽度参数的实测研究 综采工作血的商效快速推进特点，要求回采巷道的掘进速度快，成巷 速度快，简化支护工序。掘进速度可以用综掘机组予以保证，成巷速度和 支护i2 序简化可以通过在工作面的两条顺槽之间留设足以保讧e 巷帮稳定性 的煤i f ：以保证，这样可以仅对顶板岩层进行锚朴支护，巷帮则巧；j j 施加 悄丰| 支扩，仅靠煤柱本身n 0l _ 承能力确保巷道的稳定性。此，川采巷道 煤拄t 寸参数的选择就显得1 f 常重要，必须通过实洲进行硎究，以给小 采矿地质条什下回采巷道煤枉宽度参数的合理范删。 表2 , - 5 矿区巷道支护的锚杆受力测试结果 矿爿私称fmj 、( k n )fml ( k n )彳弁注 人海则1 1 152 0 2 2 人棚j 塔 i l318 9 榆家梁 132 3 补避塔1 62 7 奎壁堡! 奎兰三堡塑堂竺堡壅 3 榆家梁矿巷道煤柱的支承压力分布规律 3 1 榆家梁矿煤柱支承压力测站布置概况 榆家梁矿主采5 2 煤层，赋存稳定，煤层单轴抗压强度o c 。2 3 7 5 6 9 m p a ， 一般大于3 0 m p a ，单向抗拉强度03 9 1 0 6 8 7 m p a ，平均 o , 5 m p a 煤层倾角1 5 。，局部4 。顶底板情况为：局部有伪顶，厚度为 0 2 0 4 2 m ，泥岩真接顶以中、粗砂岩为主，厚度2 7 8 1 3 5 2 m ，拳u 砂岩即 轴抗压强度o 。= 1 6 1 m p a ，中砂岩单轴抗压强度。= 5 8 4 m p a ，其稳定性属 ：较稳定稳定之间( i 【类- - i i i 类) 。底板的直接底为跃色中、粗粒砂岩， 局部为粉砂岩，厚度为o 4 3 一o 9 m 。老底基本为细、中砂者，厚度18 1 n ， 右。榆家梁矿现在开采5 1 0 2 工作嘶，5 1 0l 一作旧已采，而5 2 0 3 工作丽的 吲粟巷道也已经牲本形成，为此该工作面的北侧为5 1 0 2 采空区，陌侧为实 体煤i 受工作而盖山厚度( 丌采深度) 为9 0 一15 0 m ，煤层脬度m 为29 5 m j i 作d i i 为双巷加霄，： 作而长度为2 4 2 m ，推进总长度4 2 11 1 1 1 ，田聚巷道宽 商为( 50 56 ) m x ( 3 2 3 4 ) m ，联络巷f f i j 距为5 0 m ，煤柱宽度为1 9 4 2 0 m 、 和进行榆家梁矿的现场观测研究时，上作丽已经推进到5 0 0 m 捌此， 按其 观测要求需要将测站斫j 胃在r 作面前，72 0 0 m 一15 0 m ，肖虑到钻孔施1 平u 仪器安装等所需h 、j 问以及综采工作面的推进速度的匹配，再结合钻机设 备应有水源供应以及电j a ! t - 应等要求，将煤相：支承握力观测测站选择存距 离切f l 艮3 2 4 77 8 m 的6 0 联巷位置内，钻孑l 打在与推进方向一致的巷帮侧， 由此制定的煤枉支承压力观测方案，如国3 1 该观测方案为煤柱的压力枕主要用于观测煤柱内的应力变化舰律及其 分布特征，总共布置2 7 个压力枕沿横贳在煤柱两侧距巷帮以间距o 6 m 各 夼置1 0 个压力枕，共计1 2 o m ；然后再存中问剩余的8 o m 以问距1 o m 佃 置7 个雎力枕，计8 0 m ，总计长度2 0 o m ，压力枕钻孔距底板1 5 m ，孔深 太原理工大学工程硕士学位论文 巷 过 5 o m ，孔径巾4 5 m m 。 一一， 莲 巷遭媒柱 li ， l 二 i 图3 - 1 榆家粱矿煤柱支承压力观测方案 配合煤柱的支承压力观测，在回采工作面前方1 0 0 m 以远的皮带运输 顺槽之工作面侧巷帮亦布置一个钻孔液压枕+ 其钻孔布胃与煤柱观测站基 本相同，即距底板1 5 m ，孔深5 o m ，孔径q ) 4 5 m m 。 l 一 i 一一 差 兰 i 一 蔓 缘 三 l | | u 太原理工人学工程硕十学位论文 3 2 支承压力分布的测试结果及其分析 榆家梁矿的煤柱压力分布观测，总共历时1 个多月，从2 0 0 1 年1 1 月 1 6 日开始，至2 0 0 1 年1 2 月1 8 日测试丁作全部结束2 0 0 1 年1 1 月1 6f t 1 1 月2 1h 为各项前期工作的准备时问，2 0 0 1 年1 1 月2 2h 丌始煤柱液压枕 钻孔的打钻施，j ：，至1 1 月2 8 日打钻施【：结束，共计施工5 m 深的钻孔2 7 个，其中联络巷道侧帮的煤柱宽度范围内打钻孔2 6 个，安装液压枕2 6 个， 5 1 0 2 工作面| ；j f 方皮带巷靠工作面侧之巷帮打钻1 个，安装液压枕1 个 3 2 1 煤柱宽度范围的支承压力分布规律分析 在榆家梁煤矿，经过现场实测获得的回采巷道煤柱支承压力数据见表 3 1 ，绘制的不同观测f = 期煤柱宽度与支承压力分川j f ：f i 线如图3 2 。 山表3 1 和图3 2 ，可以得到_ f l i 下关于煤柱义承压力分邻规律的有；& 认 谚 ： ( 1 ) 随着时m 推移和工作面临近，煤柱斑眨方向的支承丘力分前j l 每发 牛有规律的变化，总体变化趋势是煤枰两侧刚近支承压力不断升高，而煤 柱宽度的中部其心力分布值在相对下降，呈现为中部1 i 缓的“般驼峰状” 煤桂应力( 支承压力) 分斫，形态 ( 2 ) 煤柱支承压力分向状态随时问和空间的变化规律表明，当测站扯 工作而前方很远时( 即测站与工作面距离大于超前史承压力影响范围) ，两 侧的集中应力分布形态比较划称( 图3 2 中1 2 0 7 日观测图) ；当测站与工 作面距离小于超前支承压力影响范围，煤柱上支承压力分布为非对称分_ 布 状态，具体表现为工作面侧高，远离工作而侧低( 见1 2 1 3 日观测图) ；而 当回采：亡作面推过测站后，办为二作对称分布状态，即靠近工作面侧煤杜的 应力集中程度低，远离工作而侧煤柱的支承压力峰值高( 图3 - 2 中1 2 1 4 查堕里三查兰三堡堡主兰垡堡壅 和1 21 5 同观测图) ，且工作面推过测站的距离越大，这种现象越明显这是 由于工作面推过测站顶板岩层垮落使采空区侧煤柱应力释放所形成的 表3 1 ( 1 )榆家梁矿回采巷道煤柱支承压力分布的实测数据 j 嘉警哎 1 12 5 】12 8l l3 01 2o l1 20 2 】20 3 1 0 鞠x 敝 2 7 592 2 37】7 971 6 21 6 21 6 2 2 * 微c 和r ( m ) 00o000j 嘶h ) ( 1 4 )撕打忆)】6 6 21 6 7 31 6 7 7】6 7 8【6 7 8l6 7 6f o - 1 7 5 2 03 m 40 94 1339 338 838 839 8 e - 1 5 2 7 1 矿 1 2 1 n ) f )蛳= l _ ld e ) 15 9 61 6 l6】6 1 9 16 4 0l6 3 51 6 3 0 舻1 7 0 3 啦i3 ( m p a ) 51 9 42 5 4 】03l o33 435 8 f 1 4 7 l l 矿 1 s 咖) 口)黼f )1 7 6 81 7 8 31 7 8 8】7 9 117 9 3j 7 9 5睁1 8 3 8 脚j0 v h ) 403 】628 827 l25 924 8 f 1 5 8 9 1 矿 2 4 m ) 潆)蜥褂e ) 1 8 5 9l8 6 6l8 6 71 8 7 318 7 1 j8 7 0睁1 9 2 8 圳j 帆h ) 44 940 43 9 835 937 237 9 f l7 1 9 y 1 0 4 如h ) 秽j频 f 帕)】6 2 5 l6 4 21 6 5 01 6 4 4】6 4 616 4 8 仁1 , 1 ；9 例j ( m p a ) 51 】40 936 l39 738 537 3 c - 18 2 3 1 0 4 3 6 h ) 拧)啦胖。f 口e )1 5 5 2 l5 6 71 5 7 0 15 7 3 i5 7 4忙1 6 4 5 h b l ? 吣 50 542 540 939 338 8 c = 1 6 9 7 i 矿 4 2 h ) 一)蜥料舵)l 8 01 6 9 3 i6 981 6 9 91 7 0 0帚1 7 巧 刖jo m i ) 50 744 04 l j40 840 3 t l s d 6 i 一 4 8 拥) g )抛 f 幢) l7 9 3】8 0 5l81r n 71 8 0 7 l8 0 8g - 1 , 7 心山 怕) 40 032 4 1 3l231 2j 【) 0 卜l n l 一 “m 1 1 “j = i 虹ji7 2 0】7 , 1 0l ， l7 4 3 17 4 4忙1 7 9 4 qj j m 、 40 029 3212 1 717 2 c - 1 5 、7 1 0 。 n r 】( n 】1 l h )蛳计)1 6 “ i0 0 11 6 6 0jh 6 4 0 1 7 1 8 n ij 心i p a ) 40 n30 4 1 l 1 一j 1 f i h 粥lr r w im 1 1 川j批 i f j r ) i5 0 61 6 8 h1 6 3 7l6 s )一1 “i j q j ! 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