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国内刊号：11-2402/TD
国际刊号：0253-2336
发布日期:
作者：霍丙杰, 孟繁禄, 李天航, 宋子奇, 靳京爵, 黄宇轩,
关键词：多层坚硬顶板, 沿空掘巷, 多重采动, 小煤柱合理尺寸, 渗透率,
为研究小煤柱护巷巷道的稳定性及其阻隔同层位邻近采空区灾害的特征，以大同矿区石炭系坚硬顶板特厚煤层开采为工程背景，采用理论分析、实验研究、数值模拟等研究方法，从小煤柱护巷巷道的稳定性和其是否具有阻隔同层位邻近采空区有害气体能力2个角度，综合分析小煤柱的合理尺寸及其在不同采动阶段渗透率的演化特征。针对同忻煤矿石炭系煤层8210工作面沿空掘巷小煤柱开采具体的开采条件，建立了双关键层采场内外应力场叠加的力学模型，推导出双关键层条件下沿空掘巷小煤柱合理尺寸的计算关系式，理论确定8210工作面小煤柱合理尺寸为6.0 m；应用DJG–Ⅱ型煤岩渗流测试装备，研究不同采动阶段小煤柱渗透率演化特征，试验确定在第3采动阶段小煤柱渗透率较初始渗透率增大了23倍，该阶段小煤柱基本失去了阻隔邻近采空区有害气体的能力。根据理论研究结果，现场选取6 m小煤柱进行工业性试验；根据试验研究结果，开采试验过程中对小煤柱进行了改性降透措施，在小煤柱表面及顶板距煤柱帮1 500 mm范围内喷射厚层混凝土(100 mm)。实践表明：工作面回采过程中小煤柱护巷的回采巷道发生了一定的变形量，但是巷道变形在安全可控范围之内，巷道稳定，可实现安全回采；开采过程中8210工作面上隅角CH4气体浓度远低于邻近8305工作面采空区CH4气体浓度，表明小煤柱经过改性降透后具备了阻隔同层位邻近采空区有害气体的能力；开采实践也进一步验证了理论和试验研究成果的合理性和科学性。研究成果可以为类似条件下小煤柱护巷技术的推广应用提供参考。
来源：2024年第3期
《煤炭科学技术》期刊编辑部
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