倾斜厚煤层沿空掘巷煤柱力学特征的尺寸效应分析

作者

赵鹏翔李刚李树刚刘李东王绪友贾永勇王红胜
单位

西安科技大学安全科学与工程学院西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室新疆煤及煤层气工程技术研究中心兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿新疆维吾尔自治区煤炭科学研究所
摘要

为研究倾斜煤层沿空掘巷窄煤柱垂直及水平应力变化规律受煤柱宽度的影响,以兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿(4-5)06工作面沿空掘巷为原型,采用理论分析、数值模拟及现场监测相结合的研究方法,开展倾斜煤层沿空掘巷窄煤柱力学特征及尺寸效应分析。结果表明,随着煤柱宽度增加,垂直应力与水平应力的峰值呈现逐渐增大的趋势;建立峰值应力随煤柱宽度变化的拟合方程;得到掘进过程中不同宽度煤柱的破坏形式,即煤柱宽度较小时巷道靠近煤柱侧肩角位置与煤柱顶端呈斜切破坏;并针对倾斜厚煤层沿空掘巷窄煤柱的斜切破坏特点,对窄煤柱侧巷道的肩角位置进行加强支护;最终综合分析确定窄煤柱的合理宽度为4m,由现场工程实践表明4m煤柱宽度满足巷道稳定性的要求,有效提升了新疆煤炭资源的利用率,对新疆经济发展及社会长治久安有十分重要的意义。
关键词

倾斜厚煤层窄煤柱 ABAQUS 应力峰值尺寸效应
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