改进垂线法在高速公路下保护煤柱留设中的研究与应用.pdf

第 2 0卷 第 1期 总第 1 2 2期 2 0 1 5年 2月 煤 矿 开 采 C0 AL MI NI NG TE C HNO L OGY V o 1 2 0 N o 1 S e ri e s N o 1 2 2 F e b r u a r y 2 0 1 5 皇 戡 勤星 衄 国睫 星 I 改进垂线法在高速公路下保护煤柱留设中的研究与应用 谷恺 张召千 仝峰 景康飞 袁博 太原理工大学 矿业工程学院 山西 太原 0 3 0 0 2 4 摘要 以三元煤业 1 3 1 2工作面上覆高速公路为背景 通过对岩层移动角计算 利用改进后 的垂线法确定高速公路下合理的保护煤柱尺寸 并通过 F L A C 如模拟相应表土层厚度下地表的移动以 及上覆岩层的应力情况 以确定高速公路下合理保护煤柱的尺寸 理论计算与数值模拟得出的结果较 为接 近 通过 比较保护煤柱 的最终尺 寸为 2 4 5 m m 关键词 垂线法 高速公路 岩层移动角 保护煤柱 数值模拟 中图分类号 T D 8 2 3 8 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 6 2 2 5 2 0 1 5 0 1 0 0 7 5 0 3 Ap p lica t io n o f M o d ifi e d Ve r t ica l lin e M e t h o d in P r o t e ct iv e Co a l p illa r f o r Ex p r e s s wa y G U Ka i Z HANG Z h a o q i a n T ONG F e n g J I NG Ka n g f e i YU AN B o Mi n i n g E n g i n e e r i n g S ch o o l T my u a n U n i v e r s i t y o f T e ch n o l o g y T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 C h i n a Ab s t r a ct Ap p l y i n g mo d i f ie d v e r t ica l li n e me t h o d r a t i o n a l wi d t h o f p r o t e ct i v e co a l s e a n l f o r e x p r e s s w a y o v e r 1 3 1 2 min in g f a ce o f S a n y u a n C o llie r y Wa s o b t a in e d b y cal cu la t in g mo v e me n t a n g le o f r o ck S u r f a ce mo v e me n t a n d s t r e s s o f o v e r ly in g s t r a t a w a s s imu la t e d wit h F L AC 如 S O a s t o d e t e r min e r a t io n al w id t h o f p r o t e ct iv e co a l s e a ln T h e o r e t ica l cal cu la t io n wa s n e a r ly t h e s a me wit h n u me r ica l s imu la t io n r e s u h it wa s fi n al ly d e t e r min e d a s 2 4 5 mm Ke y wo r d s v e r t i ca l li n e m e t h o d e x p r e s s w a y m o v e m e n t angl e o f r o ck p r o t e ct i v e co a l s e a m n u me rical s i m u l a t io n 近年来 对煤炭资源的需求 日益增加 使得煤 矿企业不得不扩大矿山的建设规模 加之高速公路 的迅速发展 高速公路 网越来越发达密集 不可避 免地遇到了高速公路压煤问题 使很多矿区的煤炭 资源 回收量受限 矿井 的服务年限缩短 我国对高 速公路下采煤研究较少 因此高速公路下部保护煤 柱 的留设的研究重要性 日益增加 改进原垂线法是将原垂线法 中起过渡作用的受 保护面积边界和表土层保护边界这两过程直接融合 到原垂线法的上下 山垂线法计算公式中 以山西长 治三元煤业 1 3 1 2工作面为背景 该工作面相邻长 晋高速 为保护长晋高速公路的安全 通过改进垂 线法理论计算 并结合 F L A C 如数值模拟来确定保 护煤柱 的尺寸 从 中得到上覆岩层移动规律 岩层 移动角参数和保护煤柱留设尺寸等 这些将对整个 长治矿 区乃至具有类似地质情况 的矿井生产建设具 有很好 的参考价值 1 改 进垂 线法 传统垂线法存在的不足 用垂线法留设保护煤 柱时 除了将保护对象的边界和最终 的保护煤柱边 界画出以外 还要画出受保护面积边界和松散层保 收稿 日期 2 0 1 4 0 5 0 8 基金项 目 国家 自然科学基金 5 1 2 7 4 1 4 5 护边界 显然 受保护面积边界和松散层保护边界 在整体操作 的过程中仅仅起到一个过渡作用 如果 将这两个边界的工作减少 无疑会使整个工作程序 简化 进而改进作业方法 改进垂线法主要是将原来垂线法中起过渡作用 的受保护面积边界和表土层保护边界这两过程直接 融合到原垂线法的上下山垂线法计算公式 中 垂线 法改进后的计算原理如图 1所示 图 1 改进 垂 线 法 计 算 原理 如图 1可得其上下 山改进垂线长度分别为 5 c t 二 L s t 妒 二 二 0 2 a n y i一 a n o i D O I 1 0 1 3 5 3 2 j cn k i cn l1 3 6 7 7 t d 2 0 1 5 0 1 0 2 2 作者简介 谷恺 1 9 8 9 一 男 山西晋中人 在读硕士研究生 从事采矿工程研究工作 引用格式 谷恺 张召千 仝峰 等 改进垂线法在高速公路下保