【摘要】：區(qū)段煤柱合理寬度的確定是保證大采高工作面安全開采的關(guān)鍵。本文以亭南煤礦二盤區(qū)大采高工作面及區(qū)段煤柱為研究背景,綜合應(yīng)用現(xiàn)場觀測、理論分析、數(shù)值模擬及相似材料模擬等方法對二盤區(qū)區(qū)段煤柱進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,主要研究內(nèi)容如下:首先,在分析礦區(qū)基本地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,應(yīng)用現(xiàn)場應(yīng)力觀測的方法對該礦二盤區(qū)目前所留設(shè)的30m區(qū)段煤柱的破壞規(guī)律進(jìn)行了研究,研究表明,當(dāng)煤柱一側(cè)位于采空區(qū)時,靠近采空區(qū)側(cè)煤柱邊緣的破壞區(qū)域?qū)挾燃s為3m,上位巖層低應(yīng)力區(qū)域?qū)挾燃s為18m,當(dāng)煤柱兩側(cè)均位于采空區(qū)內(nèi)時,煤柱中部至少存在寬度為15m的穩(wěn)定區(qū)域;巷道監(jiān)測結(jié)果表明目前所留設(shè)的30m區(qū)段煤柱尺寸偏大,可通過優(yōu)化減小區(qū)段煤柱尺寸;通過對現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)分析,確定了區(qū)段煤柱尺寸的優(yōu)化范圍為5.2~13m。其次,從提高煤炭采出率、巷道支護(hù)及水體下安全開采的角度分析論證了窄煤柱沿空掘巷的合理性;在分析窄煤柱沿空掘巷原理的基礎(chǔ)上,應(yīng)用極限平衡理論分析計算得出區(qū)段煤柱的極限寬度為6.12m。在上述研究的基礎(chǔ)上,應(yīng)用數(shù)值模擬的方法模擬分析了采空區(qū)側(cè)向支撐應(yīng)力分布規(guī)律,沿空掘巷后及二次采動期間寬度為4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m、12m時煤柱的應(yīng)力演化規(guī)律、彈塑性區(qū)域變化規(guī)律和巷道變形規(guī)律,確定了區(qū)段煤柱的優(yōu)化尺寸為10m。最后,應(yīng)用物理相似模擬實驗,從覆巖移動破壞演化規(guī)律與煤柱承壓分布規(guī)律的相關(guān)性等方面驗證了采用10m寬區(qū)段煤柱的合理性、可靠性。本文研究成果為亭南煤礦二盤區(qū)區(qū)段煤柱合理尺寸的確定提供了理論基礎(chǔ),并對類似開采條件下區(qū)段煤柱的留設(shè)提供參考。
[Abstract]:The determination of reasonable width of coal pillar is the key to ensure safe mining of large mining face. In this paper, based on the research background of large mining face and section pillar in the second disk area of Tingnan Coal Mine, the coal pillar in the second section of the area is systematically studied by using the methods of field observation, theoretical analysis, numerical simulation and similar material simulation, etc. The main research contents are as follows: firstly, based on the analysis of the basic geological conditions of the mining area, the failure law of the coal pillar in the 30m section of the second plate area of the mine is studied by using the method of field stress observation, and the results show that, When the coal pillar side is located in the goaf, the width of the damage zone near the coal pillar edge of the goaf side is about 3 m, the width of the upper rock layer low stress area is about 18 m, and when the two sides of the coal pillar are located in the goaf, There is at least a stable area with a width of 15m in the middle of the coal pillar, and the monitoring results of roadway show that the coal pillar size of the 30m section is too large, which can be reduced by optimization, and the field observation data are analyzed. The optimum range of coal pillar size is 5. 2 ~ 13 m. Secondly, the rationality of narrow coal pillar driving along the goaf is analyzed from the angle of improving coal mining rate, roadway support and safe mining under water body, and the principle of narrow coal pillar gob driving is analyzed. The limit width of coal pillar is 6.12 m. On the basis of the above research, the distribution law of lateral support stress in goaf is simulated and analyzed by numerical simulation method. The stress evolution law of coal pillar is analyzed when the width of coal pillar is 4 m ~ 5 m ~ 6 m ~ (6) ~ 7 m ~ (8) m ~ (9) m ~ (10) ~ (10) m ~ (-1) ~ (12) m ~ (12 m), The optimum size of coal pillar is determined to be 10 m according to the rule of elastoplastic region variation and roadway deformation. Finally, the rationality and reliability of the 10m wide coal pillar are verified from the correlation between the evolution law of overburden movement and failure and the distribution of coal pillar bearing pressure by using the physical similarity simulation experiment. The research results in this paper provide a theoretical basis for the determination of the reasonable size of the pillar in the second section of the Tingnan Coal Mine, and provide a reference for the determination of the pillar in the section under similar mining conditions.
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD822.3

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本文編號：2227027