高河矿双侧采动大巷变形破坏分析及合理煤柱尺寸留设研究

2021-02-23刘凯文魏聪聪

中国矿业 2021年2期

薛琦，刘凯文，魏聪聪，韩森

(1.山西高河能源有限公司，山西长治 047100；2.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院，北京 100083)

在巷道煤柱留设、围岩塑性区演化、围岩控制方面，许多学者做了大量的研究工作。在煤柱留设方面：徐金海等[1-2]研究了煤柱长期稳定的必要条件和煤柱稳定的最短时间公式；柏建彪等[3-4]通过数值计算分析了不同的煤层赋存条件下，窄煤柱的稳定性与其宽度的联系；辛亚军等[5]、邸帅[6]通过相似模拟实验及数值分析确定了巷道围岩初始扰动与临界失稳的煤柱尺寸，提出了塑性区宽度等同理论。在围岩塑性区演化方面：马念杰等[7]、赵志强[8]、李季[9]、李永恩等[10]研究了圆形巷道和矩形巷道这两种巷道断面形状在非均匀应力场条件下巷道塑性区形态变化规律，并且初步探讨了塑性区在特定条件下的“蝶形”形态。在围岩控制方面：何满潮等[11-12]提出了关键部位耦合支护理论；丁自伟等[13]针对软岩破碎巷道围岩钻孔成孔困难、锚固效果差等问题，通过采取不同的注浆工艺对巷道破碎围岩进行分区加固，有效地控制了巷道变形。

高河矿在双侧采动时大巷出现了围岩剧烈变形，其发生机理不明确，导致控制措施针对性不强，本文在现场监测的基础上，通过建立FLAC3D数值模型，分别从单侧、双侧采动条件下的应力分布特征及不同煤柱尺寸塑性区演化规律的角度结合理论分析，确定了合理煤柱尺寸，对高河矿的实际生产具有指导意义。