相鄰及孤島工作面防水隔離煤柱留設理論基礎研究.pdf

1、防水隔離煤柱的合理留設是采空區(qū)積水防治的關鍵技術，與煤層賦存條件、煤及上覆巖層物理力學性質以及工作面布置等眾多因素密切相關。本文通過實驗研究、理論建模及現(xiàn)場驗證等手段，針對防水隔離煤柱的合理留設問題進行了系統(tǒng)研究。
　　基于采場應力重分布理論和極限平衡理論，考慮了煤體破壞形式，將防水隔離煤柱分為極限平衡區(qū)—彈性核區(qū)—水壓破壞區(qū)，為進一步分析和確定防水隔離煤柱整體寬度構建了合理的框架；應用極限平衡理論和拋物線型強度準則，采用分離變量

2、法，確定了極限平衡區(qū)寬度；考慮礦壓、水壓作用，選用統(tǒng)一強度理論，采用半逆解法，確定了彈性核區(qū)寬度；考慮水的浸潤軟化作用，確定了水壓破壞區(qū)寬度；通過力學建模量化分析了采空區(qū)寬度、煤層埋深、地應力、水壓等賦存地質因素以及煤柱高度、煤巖體拉壓強度、浸水弱化性、煤體孔隙變形能力等結構強度因素與防水隔離煤柱寬度關系；為方便實際工程應用，編寫了防水隔離煤柱留設程式，討論分析了留設參數(shù)的選取原則和計算方法，為現(xiàn)場實際煤柱留設工作做出了有益的指導；為獲

3、取防水隔離煤柱力學模型參數(shù)，進行了抗壓強度點荷載實驗及抗拉強度、地應力水壓致裂試驗，為模型參數(shù)分析及實際工程應用奠定了基礎；將本文研究成果應用于董家河礦防水隔離煤柱留設工作，計算得到極限平衡區(qū)寬度為2.83m，與該礦鉆探隊超聲無損探測結果相近；面間防水隔離煤柱整體寬度為30m，與前期預留防水隔離煤柱整體寬度相符。
　　本文基于以上研究工作，初步建立了防水隔離煤柱留設體系，為解決類似工程問題提供了借鑒性的研究方法，為進一步豐富和深化