塔山煤矿上覆煤层遗留煤柱水力致裂卸压技术应用实践

胡旭东 郝建新

（中煤大同能源有限责任公司塔山煤矿，山西 大同 037000）

1 工作面概况

塔山煤矿30515 工作面位于煤矿三盘区，标高1 008.5 m，工作面东部为实煤区，南部有3-5#煤层1045 辅运、胶带、回风三条大巷，西部隔10 m 煤柱为30501 工作面采空区，北部隔矿界（煤柱）与同煤白洞井田相邻。30515 工作面内为3-5#煤层实体煤，平均厚度14.04 m，平均倾角4°。工作面上覆跨本矿2#煤层10201 工作面和10215 工作面采空区，两采空区间的保护煤柱30 m，该煤柱位于30515 回风顺槽左侧27.5～57.5 m 处，对应上覆2#层采空区，与30515 工作面层间距为4.41～4.85 m，平均4.64 m。

2 上覆遗留煤柱对煤层影响分析

2.1 遗留煤柱塑性破坏区计算分析

受到2#煤层工作面掘进和回采的影响，区段保护煤柱应力发生多次重新分布，从煤柱体边缘到深部，会出现破裂区、塑性区、弹性区和原岩应力区，围岩应力向深部转移。侧向支承应力峰值点位于煤柱内，工作面回采后，其周边围岩应力重新分布，两侧煤体边缘首先遭到破坏，并逐步向深部扩展和转移，直至弹性区边界。根据极限平衡理论，工作面区段煤柱的塑性区宽度为：

式中：R0为塑性区宽度，m；M 为煤层一次性采出厚度，取3 m；λ 为侧压系数，由式λ ＝μ（1-μ）得λ 为0.21；φ0为煤岩体本身的层理面等交界面的内摩擦角，取34°；K 为回采引起的应力集中系数，取3；γ 为上覆岩层的平均容重，取2.5 t/m³；H 为开采深度，取400 m；C0为煤岩体本身的层理面等交界面的粘聚力，取3.0 MPa；

计算得到2#煤层集中煤柱塑性区深度：R0=0.94 m。因此，2#煤层集中煤柱宽度为30 m 时，整个煤柱的塑性区宽度为1.88 m，其余28.12 m 煤柱处于弹性或弹塑性状态。……