偏W型通风工作面小煤柱稳定性研究

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我国是煤炭生产大国,国内许多采煤工作面存在瓦斯浓度高,上隅角瓦斯浓度超限等问题,这些问题对工作面的安全高效生产造成巨大的威胁。由于井工作业受到多种地质因素的影响,工作面巷道布置及通风方式的选择并非随心所欲。针对此类问题,特别是特殊地质条件下的高瓦斯工作面开采,一些专家和学者建议采用偏w型通风工作面。偏W型通风是解决工作面瓦斯浓度高的一种有效方式,对于工作面上隅角瓦斯积聚问题十分有效。由于将回风巷布置于轨道巷及运输巷之间并偏向于轨道巷一侧,在工作面上侧形成小煤柱,能够实现工作面煤炭采出率的最大化,但另一方面,由于小煤柱在开采过程中受到多种因素的影响往往易出现片帮和冒顶现象。偏W型通风工作面小煤柱稳定性的研究对保证工作区间稳定,保证工作面安全高效生产具有重要意义。本论文以山西冀中能源段王煤矿090606工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实践的综合方法对掘进和开采阶段小煤柱稳定性影响因素及变形破坏特征进行深入系统的研究,从而掌握小煤柱变形破坏机理,建立掘进及开采阶段力学模型,为小煤柱留设尺寸提供科学合理的参考。通过对偏W型通风工作面小煤柱稳定性影响因素进行研究发现,掘进及开采阶段小煤柱的受力情况有较大区别,开采阶段小煤柱除受到上下两侧侧向支撑压力作用外,还受到其开采时超前支撑压力作用的影响。在此基础之上建立了适用于偏w型通风的小煤柱留设公式。基于段王煤矿090606工作面,运用理论分析结果得出了四种不同的煤柱留设方案,并通过FLAC3D数值模拟及现场工业试验研究了小煤柱在掘进及开采阶段的矿压显现规律及围岩破坏机理,验证了偏w型通风工作面小煤柱留设公式的准确性,并最终确定了适合090606偏W型通风工作面最佳煤柱留设宽度。
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