一五一煤矿条带开采采留宽度研究

摘要

一五一煤矿构造多、褶曲多、基本顶是厚层坚硬的含砾砂岩且直接落在煤层之上，局部有直接项但很薄、煤层厚度变化大，历史上曾经采用过高落式、房柱式、预裂爆破顶板岩石普采放顶煤及综采放顶煤、分层开采等方法，因基本项垮落步距太大、回采工作面安全面临严重威胁、预裂爆破钻孔施工极度困难、第二分层开采顶板管理极度困难、回采率低于40％等原因而告失败。经研究决定采用条带法解决开采难题。
　　 经现场顶底板岩石和煤层取样，在矿压实验室测定顶底板岩石和煤的单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量和泊松比；利用传统理论分析了条带煤柱的应力分布、变形的规律和条带煤柱的破坏形式、稳定性及影响因素。通过简支梁理论计算和RFPA数值模拟得出了理想的条带开采宽度，结合一五一煤矿坚硬顶板的实际地质条件和开采的实际情况合理确定了条带开采宽度；通过对条带煤柱理论分析和计算得出条带煤柱保持长期稳定的最小宽度，在此基础上，运用FLAC3D数值模拟软件进行数值模拟研究，对坚硬顶板条带开采的相同采宽不同留宽煤柱塑性区和应力分布进行了模拟分析，得出了适合坚硬顶板条带开采条带煤柱的合理宽度；通过现场运用观测，验证了理论分析、数值模拟的合理性，既提高了一五一煤矿的回采率又能保证安全生产的条带留宽和采宽，解决了生产难题。