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近距离煤层采空区下探水巷合理布局研究

张远方  
【摘要】:我国煤炭资源丰富,煤层赋存各异,地质条件千差万别,大多数矿井存在不同地质情况的近距离煤层开采。研究近距离煤层采空区下煤层开采是将来发展的一个重要方向。以长榆河煤业东翼采区探水巷合理布局为工程背景,运用理论分析、数值模拟和工程实践等方法进行分析研究。成果如下:(1)根据采空区积水在东翼采区分布和15_下煤埋藏深度等实际概况,确定了探水巷适宜布置的区域;并通过上煤层遗留煤柱在底板中应力分布规律确定了探水巷的合宜层位在15_下煤层。(2)分析了上煤层煤柱底板应力场的不均衡程度对巷道布置的影响,根据探水巷使用功能,并考虑资源的利用情况,提出了近距离煤层采空区下探水巷合理布置方式:宜采用外错式布置。运用力学理论并从煤柱稳定状态和防水效果分析,验证了探水巷与邻近架空人车大巷间煤柱宽度可行性。(3)采用有限元数值模拟,研究探水巷与上部采空区在不同外错距下巷道变形情况,确定了适宜外错距离;在探水巷与上部采空区外错距一定时,运用数值模拟研究了首采面采动动压对煤柱的影响,验证了探水巷与邻近大巷留设的煤柱宽度满足要求。(4)通过理论分析、计算,加之计算机辅助软件的模拟验证,确定出近距离煤层采空区下探水巷的空间位置及相应参数:探水巷位于上部15101采空区与人车大巷间的15_下煤层中;探水巷宜采用外错式布置,与上部采空区外错10m;探水巷与邻近大巷留设的28m煤柱能保证隔水、强度和稳定性要求。根据理论分析,结合工程应用,在一定程度上解释了近距离煤层采空区下探水巷与上部采空区垂直、水平距离关系问题,为同类地质条件下的工程提供了一定的借鉴和参考。


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