[发明专利]一种阻隔邻空区瓦斯渗流的窄煤柱宽度确定方法

摘要

一种阻隔邻空区瓦斯渗流的窄煤柱宽度确定方法是通过钻孔取样采集煤岩样，并测出煤岩样的力学参数，进而获得工作面基本顶的初次来压步距，建立数值计算模型，在所建模型边界施加相应约束与载荷，并沿采空区边缘留宽度煤柱，按照沿空巷道设计、模拟开采、计算，直至工作面煤壁所在平面对应煤柱所在位置回采侧破碎区的厚度和回采侧破碎区的厚度复合要求时，得到窄煤柱采空侧破碎区的厚度和回采侧破碎区的厚度。本发明克服了窄煤柱留设中只注重其稳定性而忽略煤柱对采空区瓦斯的阻隔效果之不足，充分考虑煤柱内稳定区的几何参数对维护沿空巷道围岩稳定与阻隔邻空区瓦斯向回采空间渗流的作用，使所留设窄煤柱具备上述两种功能。

主权项

1.一种阻隔邻空区瓦斯渗流的窄煤柱宽度确定方法，所述窄煤柱宽度确定方法是按下列步骤进行的：（一）通过钻孔取样方法，在现场采集工作面煤层、顶板及底板岩层的煤岩样；（二）将步骤（一）采集的煤岩样在实验室加工成标准煤岩试件，用岩石力学强度测试设备测出煤岩样的力学参数；所述煤岩样力学参数是指单轴抗压强度、单轴抗拉强度、抗剪强度、泊松比、弹性模量、内聚力、内摩擦角、体积模量和剪切模量，煤岩样剪切模量和体积模量是通过以下公式计算：式中：G—剪切模量，MPa；K—体积模量，MPa；E—弹性模量，MPa；μ—泊松比；（三）采用现场矿山压力实测方法，获得工作面基本顶的初次来压步距L；（四）根据工作面地质钻孔柱状图提供的煤岩层相应厚度与步骤（二）的所建煤层、顶板及底板岩石力学参数，建立数值计算模型；（五）在步骤（四）所建模型边界施加相应约束与载荷，并沿采空区（6）的边缘留宽度T₁=3m煤柱，按照沿空巷道（4）设计几何尺寸掘巷；沿空巷道（4）形成后，模拟开采工作面（5），工作面（5）推进至步骤（三）得到初次来压步距L时，测出工作面（5）煤壁所在平面对应煤柱所在位置的采空侧破碎区（3）的厚度X₁和回采侧破碎区（1）的厚度Y₁，计算出X₁+Y₁，若，则加宽煤柱重新计算；在步骤（四）所建模型内沿采空区（6）边缘留宽度为T₂=4m煤柱，按照沿空巷道（4）设计几何尺寸掘巷，沿空巷道（4）形成后，模拟开采工作面（5），工作面（5）推进至步骤（3）得到初次来压步距L时，测出工作面（5）煤壁所在平面对应煤柱所在位置的采空侧破碎区（3）的厚度X₂和回采侧破碎区（1）的厚度Y₂，计算X₂+Y₂，若，则加宽煤柱重新计算；依此类推，直至工作面（5）煤壁所在平面对应煤柱所在位置回采侧破碎区（1）的厚度X_n和回采侧破碎区（3）的厚度满足时，最终得到窄煤柱采空侧破碎区（3）的厚度和回采侧破碎区（1）的厚度；（六）根据沿空巷道（4）设计断面净高H确定窄煤柱内稳定区（2）的厚度t：窄煤柱内稳定区（2）的厚度t为沿空巷道（4）设计净断面高度H的二分之一，即：；（七）所述窄煤柱宽度确定方法的窄煤柱合理宽度T是煤柱采空侧破碎区（1）的厚度X、回采侧破碎区（3）的厚度Y及中部稳定区（2）的厚度t之和，即：。