沿空掘巷护巷煤柱稳定性分析

护巷煤柱能够有效地支承沿空掘巷的围岩应力,但是它存在合理确定护巷煤柱宽度大小的问题,通过数值模拟护巷煤柱影响巷道稳定性的垂直应力分布,分析护巷煤柱的合理宽度,并结合顾桥矿11~#煤的运输顺槽的现场实践,得出:护巷煤柱的宽度在10~12 m,巷道围岩应力向侧帮转移的效果最理想。     

深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定

针对深部煤层群沿空掘巷具体生产地质条件,采用理论分析、数值计算及现场试验相结合的方法,得出深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律和煤柱应力分布、巷道围岩应力分布、巷道围岩变形与煤柱宽度的关系及护巷煤柱宽度的理论计算5个方面综合考虑护巷煤柱的宽度,尤其充分考虑了下层煤回采对上层煤沿空掘巷护巷煤柱宽度大小留设的影响。现场试验结果表明：该方法确定的煤柱宽度科学、可靠,为深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定提供了科学依据,改善了深部巷道维护困难的局面和提高了煤炭资源采出率。     

缓倾斜煤层沿含水采空区掘巷煤柱稳定性研究

针对缓倾斜煤层含水采空区沿空掘巷存在围岩失稳和突水风险,为了分析和判断防水煤柱及其周围煤岩层的破坏规律和抗溃水能力与研究得出最优的沿空巷道支护控制技术,基于沿空掘巷的煤柱留设理论研究和现场实践,研究了沿含水采空区掘巷时护巷煤柱留设宽度的理论计算与无支护与有支护情况下护巷煤柱的流固耦合—力学反应,采用正交试验设计和FLAC3D数值模拟的方法综合分析了影响护巷煤柱稳定性的因素敏感性、不同护巷煤柱留设宽度下围岩的应力场、位移场、孔隙水压力的分布特征以及不同支护参数下的效果优化。研究结果表明:在煤柱宽度为12～18 m,水头压力为0～0.3 MPa,煤层倾角为2°～10°情况下,护巷煤柱稳定性影响因素的主次顺序为:水压煤层倾角煤柱宽度;在最大水头压力的作用下,护巷煤柱的合理宽度为12 m;确定了2214回风巷的最优支护参数。井下工业性试验验证了留设12 m宽度的护巷煤柱安全经济,采用主被动联合支护参数的沿空巷道的围岩表面位移均处于工程允许范围内。     

综放沿空掘巷护巷窄煤柱留设宽度优化设计研究

护巷窄煤柱的合理留设是综放沿空掘巷技术成功实施的关键问题。基于采空侧煤体倾向支承压力分布特征以及护巷煤柱体的极限平衡理论,确定了护巷窄煤柱合理留设宽度的上、下限值解析表达式,结合山东某矿3309综放工作面的采矿地质条件,认为护巷窄煤柱合理留设宽度范围为4.1~7.2 m。为了进一步优化设计护巷窄煤柱的留设宽度,采用数值模拟方法对合理取值范围内的护巷窄煤柱留设宽度进行对比分析,认为3309综放工作面护巷窄煤柱的最优留设宽度为5m。将上述研究成果成功运用于工程实践,现场实测数据表明,结合理论分析和数值计算综合确定的护巷窄煤柱最优留设宽度可以有效控制沿空巷道围岩变形量,有利于维护综放沿空巷道的整体稳定性。     

麻家梁矿沿空留巷合理护巷煤柱宽度模拟研究

针对麻家梁煤矿沿采空区边缘布置回采巷道、合理确定沿空留巷护巷煤柱宽度的问题,依据矿井生产地质条件及现场实际,采用数值模拟的方法,研究不同沿空留巷护巷煤柱宽度条件下煤柱内垂直应力、水平应力分布特征和巷道围岩变形特征,得到合理的沿空留巷护巷煤柱宽度,并计算出合理的巷道支护方案,为工作面安全回采、提高矿井资源利用率提供保证。     

综采工作面沿空掘巷巷道合理布置研究

为了确保沿空留巷巷道稳定性,研究了综采工作面沿空掘巷巷道合理布置,理论分析了沿空掘巷煤柱荷载,介绍了沿空留巷巷道布置原则,采用数值模拟软件,研究了沿空留巷煤柱宽度留设对巷道稳定性影响及巷道沿不同层位掘进时巷道垂直应力、塑性区分布以及巷道围岩变形。研究得出,沿空留巷煤柱宽度留设宽度为20 m,巷道沿顶板掘进更容易支护。     

沿空掘巷护巷煤柱宽度的研究

沿空掘巷作为煤矿回采巷道布置的一种主要技术,合理的护巷煤柱宽度是影响回采巷道围岩稳定的重要因素。基于理论分析和UDEC数值模拟,以色连二矿12404工作面为研究背景,研究了不同宽度护巷煤柱沿空掘巷掘进和后期维护应用过程中的应力场分布规律,分析了煤柱宽度对沿空巷道围岩位移变化规律和围岩塑性区分布及发育特征。研究结果表明:煤柱宽度越大,其内的应力峰值越大,但峰值区距巷道边缘越远;巷道围岩位移量在10 m煤柱时出现较大的减少量,护巷效果较为明显,综合塑性区的分布情况及煤炭资源的高回收率,确定护巷煤柱宽度为10 m。     

基于基本顶悬顶长度的窄煤柱合理宽度确定

针对基本顶悬顶长度对窄煤柱稳定性的不利影响,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了沿空巷道的开挖位置以及护巷窄煤柱的合理宽度。结果表明:基本顶悬顶长度会直接影响到沿空掘巷围岩的稳定性,为使基本顶断裂线位于煤壁内侧,提高围岩的稳定性及煤柱的支承能力,确定合理的护巷煤柱宽度为5m。现场工业性试验表明,研究成果对沿空巷道位置的选取、窄煤柱合理宽度的确定是科学合理的,同时也为该矿取得了良好的技术经济效益。     

深部充填沿空巷道护巷煤(岩)体受力特征及稳定性分析

为研究深部充填工作面沿空巷道护巷煤(岩)体受力特征及其稳定性,以山东新巨龙矿1302N-2#充填工作面为工程背景,通过理论分析、数值模拟和现场实测对沿空巷道护巷煤(岩)体受力特征和围岩变形进行分析和研究。结果表明:通过得出的护巷煤(岩)体的最小宽度计算公式和沿空巷道所受应力初步确定了留巷矸石墙和掘巷煤柱宽度;充填开采留巷围岩变形主要受充实率影响,充实率越小,护巷矸石墙宽度越大,留巷越不稳定,保持留巷稳定的充实率需达86%;采空区充填沿空掘巷时,煤柱越宽其所受垂直应力越大,结合巷道变形和现场实际充实率确定沿空掘巷煤柱留设为5 m。工程实践表明,沿空留巷不能满足使用要求的主要原因是充实率不足,采用所确定的留(掘)巷参数,巷道变形量在合理范围内,证明了所选参数的正确性。     

南煤大阳泉公司8128回风巷道破碎围岩沿空掘巷技术研究

为保障8128回风巷沿空掘巷期间围岩的稳定,根据沿空掘巷力学模型分析,代入回风巷围岩各项力学参数,得出合理的煤柱宽度为5.436~7.248 m,结合沿空掘巷侧向支承压力分布规律,确定护巷煤柱宽度为6 m,根据巷道围岩破碎软弱的具体特征,确定沿空掘巷采用锚网索+钢带+煤柱注浆的支护方案,掘进期间进行巷道表面位移观测验证支护效果。结果表明:巷道掘进期间,顶底板移近量及两帮移近量均较小,在现有煤柱宽度和支护方案下保证了围岩稳定性。     

沿空掘巷小煤柱稳定性分析

文章采用数值计算软件FLAC3D,研究了不同煤柱宽度及锚杆支护强度对沿空留巷侧小煤柱稳定性及掘巷巷道围岩变形的影响,得出煤柱宽度是影响煤柱稳定性与巷道围岩变形的决定性因素,高系统支护强度能有效地控制巷道围岩变形的结论。同时,以朱集矿沿1111(1)工作面轨道平巷为工程背景,得出:煤柱宽度为3m时,煤柱内垂直应力集中系数低,应力集中影响范围小,煤柱与掘巷巷道变形量最小,稳定性最好。在此基础上确立的高强度锚杆支护方案,成功保持了小煤柱的稳定性并控制住掘巷阶段巷道围岩的大变形。     

倾斜厚煤层沿空掘巷窄煤柱合理宽度数值模拟研究

为了确定倾斜厚煤层沿空掘巷窄煤柱合理宽度,以兖矿新疆矿业硫磺沟煤矿为研究对象,分析了倾斜煤层条件下沿空掘巷围岩应力分布及变形特征,不同煤柱宽度的垂直应力分布规律。结果表明:煤柱宽度大于4m时,煤柱内稳定区域增势比较明显,随着煤柱宽度的不断增大,煤柱内稳定核心承载区域不断增大;根据巷道掘进期间垂直应力大小,应力分布规律及围岩巷道稳定性分析确定煤柱合理宽度为4m;现场实测数据表明,窄煤柱宽度为4m时可以有效满足巷道围岩稳定性要求。     

倾斜煤层半煤岩沿空掘巷合理煤柱宽度留设研究

针对倾斜煤层半煤岩沿空掘巷围岩产生非对称大变形的难题,以贵州土城矿1509回风巷为例,进行了该类巷道合理煤柱宽度留设研究。基于极限平衡理论建立了倾斜煤层半煤岩沿空掘巷合理煤柱宽度计算模型,结合该矿实际生产地质条件计算得出煤柱合理理论宽度为4.68～5.46m|通过数值模拟分析了5种不同宽度煤柱下1509回风巷围岩塑性区分布、应力及位移演化规律,模拟结果表明：当煤柱宽度为5m时,巷道稳定性较好且能保证矿井的回采率。现场试验结果显示,1509回风巷采用留设5m宽煤柱进行掘进护巷后,巷道轮廓相对完整,变形明显减小,围岩完整性较好,有利于提高倾斜煤层半煤岩沿空掘巷的稳定性。     

综放复合顶板错层位外错式沿空掘巷异型窄煤柱宽度优化研究

针对复合顶板沿空掘巷窄煤柱留设宽度以及围岩稳定性难题,以试验矿井具体地质条件为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法,对综放沿空掘巷窄煤柱稳定性问题展开研究。分析了不同窄煤柱留设尺寸条件下传统综放工作面沿空掘巷“T”型煤柱围岩应力和塑性区分布特征,研究表明,传统综放工作面留设“T”型窄煤柱沿空掘巷两帮围岩塑性区呈非对称分布,顶板复合岩层破坏深度广,且窄煤柱帮处于不均衡承载状态,宽高比小,自身稳定性差,承载能力差。基于上述问题提出错层位外错式沿空掘巷技术,针对不同尺寸下异型煤柱进行数值模拟研究,结果表明,与常规“T”型窄煤柱相比,其具有优越的“堵漏风、阻变形、能承载”的护巷效果,为巷道围岩控制技术提供有利条件。     

丁_(5.6)-19150工作面沿空掘巷合理煤柱宽度确定

为了最大程度的回收煤炭资源,研究决定在丁5.6-19150工作面风巷试验沿空掘进方式。根据实际地质条件和实测的煤岩层力学参数,按照沿空掘巷窄煤柱宽度设计原则,通过理论计算和数值模拟等研究手段,确定合理煤柱宽度为4 m。现场矿压观测结果表明,丁5.6-19150工作面沿空掘进巷道围岩变形能够满足实际生产需要,煤柱宽度设计合理。     

煤柱宽度对沿空巷道围岩影响分析

为了研究煤柱宽度对沿空巷道围岩的影响作用,以陈四楼煤矿深部沿空送巷为工程背景,采用二维有限差分软件FLAC2D建立二维数值模型对同一开采深度条件下不同护巷煤柱宽度对围岩的影响进行数值计算分析。分析结果表明,随着煤柱宽度的增大,沿空巷道围岩应力逐渐提高,在煤柱宽度较窄时,巷道围岩处于低应力区,当煤柱宽度达到一定程度时,低应力在煤柱中部被分割开,煤柱中部核心区域出现应力增高区。在沿空巷道下帮煤体内、深度大致在6～8m范围内,将会出现垂直应力高峰区。一般最好选择煤柱宽度在2～4m范围内。     

留小煤柱沿空掘巷技术

随着锚杆支护技术的推广应用,沿空掘巷中传统的留设大煤柱的做法,逐渐被留设小煤柱所取代,留设小煤柱护巷成为目前沿空掘巷技术的主要发展方向之一。针对康河煤矿2#煤层,运用理论计算及数值模拟分析,得出了沿空掘巷小煤柱的合理宽度为6 m。现场应用试验表明,巷道围岩变形得到了有效控制,巷道维护效果良好。     

平煤十三矿沿空掘巷窄煤柱留设及支护技术应用实践

窄煤柱留设尺寸及围岩支护控制关乎沿空掘巷的成功与否,也是煤矿安全生产的关注重点。为摸清沿空掘巷煤柱留设尺寸与围岩运动特征之间的规律,设计合理的支护参数,以平煤十三矿现场实际需求出发,采用数值模拟的手段模拟分析了不同煤柱尺寸下围岩运动特征,结合理论计算确定了沿空掘巷窄煤柱合理留设尺寸,设计了动压巷道支护参数,并模拟分析了巷道支护控制效果,最后将设计的围岩控制方案进行了现场应用及围岩观测。研究结果表明:平煤十三矿工况条件下沿空掘巷窄煤柱留设尺寸为5m时,巷道断面收缩率最小;提出的组合支护方案参数设计合理可行,现场观测受采动影响巷道断面收缩率控制在15%以内,围岩控制效果较好。研究成果能够为类似工况条件下煤矿工程施工提供可鉴经验。     

孤岛面小煤柱沿空巷道稳定性研究

针对煤矿孤岛面沿空巷道在采矿动压的作用下巷道围岩出现大变形或小煤柱失稳的现象，通过数值计算、物理模拟实验、现场工业性试验等方法对孤岛面小煤柱沿空巷道稳定性进行了系统的研究．研究表明：留设煤柱的宽度对孤岛面沿空巷道的应力分布有较大影响；合适的煤柱宽度，可以使小煤柱位于上覆岩层形成的砌体结构的中部，煤柱上的应力由于变形卸压作用明显降低，巷道实体煤处于砌体梁的高位支撑点，利用覆岩结构有效控制孤岛面小煤柱沿空巷道的表面位移；由于采空区侧没有支承，顶板以实体煤为轴旋转下沉，煤壁受到了垂直巷道轴向、以实体煤为支点的力矩作用，左右煤帮主要产生剪切变形．