东胜煤田新街矿区斜井保护煤柱设计的离散元分析

为了最大限度进行煤层开采并控制其对斜井结构的不利影响，需要估算合理的斜井保护煤柱尺寸。针对地层-斜井的5个不同横截面，采用经验公式法估算煤柱尺寸，并进行二维离散元数值模拟，分析斜井管片结构内力和位移的分布特征，并给出合理的煤柱尺寸。主要结论如下： 1）根据二维离散元数值模拟得到的煤柱尺寸小于根据经验公式得到的煤柱尺寸；2）随着回采工作面与斜井水平距离的减小，斜井结构首先轻微上浮，然后显著下沉；3）当斜井与开采煤层的竖向距离较小时，斜井结构因受到破裂岩层的下沉挤压作用而向远离开采工作面的方向变位；4）当斜井与开采煤层的竖向距离足够大时，斜井向开采工作面的方向变位；5）由于斜井穿越的岩层与煤层物理力学性质的差异，在不同岩层或煤层之间的交界面附近，斜井结构可能因应力集中而承载力不足，需要采取一定的改善与控制措施。