孤岛煤柱内瓦斯管道巷最优位置设计与安全性评估

本文主要探讨了孤岛煤柱内送巷的合理位置选择，以荆宝煤业有限公司的矿井为例。该矿井的地质条件独特，含有171.9米厚的煤层，其中山西组3#煤层和太原组15-3#煤层为主要开采对象，15-1#煤层则为局部可采。研究焦点在于位于山西组中下部3#煤层的孤立煤柱，其走向为180°~185°，倾向270°~275°，倾斜度较小，煤层结构复杂，包含一层夹矸。 孤岛煤柱内的瓦斯管道巷设计服务于整个3#煤层的瓦斯抽采，位置关键。由于煤柱宽度在21~26m之间，且受多次采动影响，送巷的技术挑战较大。文章强调了煤柱内部应力环境和巷道支护条件对送巷的重要性。研究采用理论分析与数值模拟相结合的方法，首先对工作面采动影响下的煤柱弹塑性区分布特征和应力、位移场进行了深入分析。 理论计算指出，煤柱内存在三个应力分区：远离工作面的稳定区、未受采动影响的原始应力区和受采动影响的应力增高区。在倾向方向，煤柱内的应力分布呈现出马鞍形状，工作面煤柱边缘有显著的集中应力。这些区域的应力峰值位置和集中程度直接影响煤柱的塑性破坏范围。 通过对滑移理论和极限平衡理论的应用，研究人员确定了将瓦斯管道巷布置在煤柱中心向右偏移4m的位置。这个位置的选择有助于避开残存的支承压力峰值区，从而降低巷道掘进的风险，改善巷道的支护条件。通过这种方法，作者旨在确保巷道的稳定性，同时提升矿井的安全性和效率。 本文提供了一种实用的孤岛煤柱内送巷位置优化策略，对于类似地质条件的矿井具有重要的参考价值，尤其是在面临复杂煤层结构和多采动影响的挑战时。通过科学的分析和模拟，可以有效地指导实际操作，提高煤矿开采过程中的经济效益和安全性。