软顶底煤层沿空掘巷小煤柱合理宽度的研究与实践

以某煤矿现场条件为研究对象，采用FLAC3D数值模拟的方法，通过对巷道围岩应力、变形量、塑性区的模拟分析，设计7601工作面小煤柱合理宽度为4~5 m。实测结果表明，沿空掘巷煤柱留设尺寸是合理的，有利于软顶底条件下沿空掘巷的稳定。     

软顶底煤层沿空掘巷小煤柱合理宽度的研究与实践

以某煤矿现场条件为研究对象,采用FLAC3D数值模拟的方法,通过对巷道围岩应力、变形量、塑性区的模拟分析,设计7601工作面小煤柱合理宽度为4～5 m。实测结果表明,沿空掘巷煤柱留设尺寸是合理的,有利于软顶底条件下沿空掘巷的稳定。     

新桥煤矿沿空掘巷护巷煤柱合理宽度确定

基于理论分析、FLAC3D数值模拟及现场工程实践,建立了沿空掘巷煤柱宽度模型。理论计算结果表明,煤柱的合理宽度4.03~4.75 m。数值模拟结果表明:掘巷期间,随着煤柱宽度的增加,煤柱内弹性区范围增加,煤柱内垂直应力与水平应力峰值增大。现场实际观测数据表明,5 m宽护巷煤柱能够很好地控制巷道围岩变形,变形量与所做分析基本相似。     

南阳坡煤矿8800综放工作面临空小煤柱尺寸研究

针对南阳坡煤矿8800综放工作面沿空掘进巷道临空小煤柱合理尺寸进行了深入、系统研究。基于关键层理论,构建临空煤柱顶板关键岩块铰接结构力学模型,数学推导煤柱承载应力,结合Bieniawski提出的煤柱强度线性计算方法,确定沿空掘巷临空小煤柱宽度为7m。采用相似实验模拟沿空掘巷临空7m小煤柱围岩的稳定性,并开展巷道表面位移现场观测试验,结果均较为理想,验证了8800综放工作面沿空掘巷留设7m临空小煤柱的可行性。为类似开采条件沿空掘巷临空小煤柱尺寸确定提供了参考和借鉴。     

南阳坡煤矿8800综放工作面临空小煤柱尺寸研究

针对南阳坡煤矿8800综放工作面沿空掘进巷道临空小煤柱合理尺寸进行了深入、系统研究。基于关键层理论，构建临空煤柱顶板关键岩块铰接结构力学模型，数学推导煤柱承载应力，结合Bieniawski提出的煤柱强度线性计算方法，确定沿空掘巷临空小煤柱宽度为7m。采用相似实验模拟沿空掘巷临空7m小煤柱围岩的稳定性，并开展巷道表面位移现场观测试验，结果均较为理想，验证了8800综放工作面沿空掘巷留设7m临空小煤柱的可行性。为类似开采条件沿空掘巷临空小煤柱尺寸确定提供了参考和借鉴。     

白芨沟煤矿区段煤柱内沿空掘巷窄煤柱留设尺寸研究

为了解决区段煤柱内沿空布置瓦斯通排巷时合理确定留设煤柱尺寸的问题,以白芨沟煤矿布置010203工作面瓦斯通排巷为工程背景,通过采用内应力场理论计算、现场实测与FLAC3D数值模拟相结合的方法,对区段煤柱内窄煤柱留设尺寸展开研究。研究结果表明:由现场实测及理论分析可知,内应力场分布范围距采空区0～7m,在该范围内煤体处于应力相对较低的状态;由数值模拟结果可知,留设不同尺寸窄煤柱下区段煤柱内应力的分布特征,随窄煤柱宽度增加窄煤柱内垂直应力呈增大趋势,且瓦斯巷受工作面采动影响越显著;根据各采掘阶段内巷道变形规律得出留设不同尺寸煤柱下煤柱内部破坏特征,在留设5m煤柱时,虽然掘巷期间窄煤柱帮可能变形显著,但在各分层回采完毕后巷道变形量远远小于其他情况。最终结合该矿实际情况确定窄煤柱留设合理尺寸应为5m,为相似地质条件下的窄煤柱留设尺寸的选取提供借鉴。     

厚煤层沿空掘巷工作面煤柱留设研究

针对厚煤层沿空掘巷工作面煤柱留设合理宽度的问题,以沙曲一矿4305工作面为工程背景,采用理论推导、数值模拟以及现场监测等方法研究分析煤柱的合理宽度、不同煤柱宽度下围岩变形特征以及现场监测煤柱应力。研究结果表明,根据极限平衡理论计算煤柱破坏塑性区宽度并结合煤柱稳定条件确定煤柱宽度至少为7.8 m.运用FLAC3D数值模拟软件,分析4305工作面与4306采空区留设5 m、8 m、15 m煤柱对应工作面巷道掘进及回采期间的变形及破坏规律可得,煤柱应力集中程度随着煤柱宽度逐渐减小而增大。确定选用8 m煤柱。现场压力监测表明,选用8 m煤柱并采用合理支护形式的条件下可以有效控制巷道围岩变形保障安全回采。     

特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱合理宽度确定

为了增强沿空掘巷巷道的稳定性,提高资源回采率,以大同矿区塔山煤矿8204工作面为研究背景,对沿空掘巷留设区段煤柱的合理宽度进行了研究。首先对特厚煤层综放工作面在沿空掘巷情况下区段煤柱的合理宽度进行了理论分析,然后采用FLAC3D数值模拟软件建立了采空区一侧不同宽度区段煤柱的力学模型,通过模拟结果表明:区段煤柱的宽度在5~10 m时,巷道处于低应力区,支护相对稳定。最后将理论计算和数值模拟相结合,同时参考塔山矿综放工作面矿压显现规律及微地震监测得出的相关结论,综合考虑巷道跨度大、隔绝采空区瓦斯等安全因素,确定了特厚煤层综放工作面沿空掘巷留设区段煤柱的合理宽度为8 m。     

综采工作面窄煤柱沿空掘巷支护技术研究

为保证工作面最大程度回采资源的同时兼顾30407工作面运输巷安全掘进,根据现场地质条件,对30407工作面沿空掘巷煤柱留设尺寸进行数值模拟。可知:沿空掘巷留设煤柱为5 m,对煤柱进行注浆加固,采取锚杆+金属网+梯子梁支护巷道,掘进期间巷道顶板和两帮最大变形量分别为23 mm、125 mm,满足巷道正常使用要求,且可增加20万t煤炭采出量。     

云冈矿沿空掘巷煤柱合理宽度的确定

为了增强沿空巷道的稳定性,缓解生产接续紧张的局面,以云冈矿8602沿空掘巷为背景,对煤柱的合理宽度进行了分析。通过理论计算和数值模拟的方法共同确定了煤柱留设合理宽度为5 m,能够避开垂直应力峰值,使煤柱处于应力降低区。经现场实际检测,掘进过程中巷道变形量小,充分说明煤柱留设合理,支护设计科学。     

特厚煤层沿空掘巷窄煤柱留设及支护设计

王洼二矿110507工作面采用留窄煤柱沿空掘巷的工艺进行巷道的掘进。为确定煤柱留设宽度及支护方式,通过理论计算和FLAC 3D软件模拟,建立110507工作面沿空掘巷模型,探究不同宽度窄煤柱护巷时回风顺槽的围岩应力及变形规律,得到该工作面沿空掘巷煤柱合理的宽度为6 m,并提出锚网索联合支护的支护方式。通过现场布置观测站进行监测,发现巷道掘进过后40 d基本趋于稳定;变形稳定后煤柱帮深基点的最大变形量为124 mm,实体煤帮深基点的最大变形量为50.1 mm,巷道两帮移近量均在200 mm左右,顶底板移近量均在100 mm左右。围岩变形量及围岩深部位移均控制在允许范围内,巷道支护设计合理,能够满足顺槽的正常掘进作业和运行。     

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。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度设计研究

为了研究沿空掘巷窄煤柱合理宽度留设问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论计算了窄煤柱的宽度,推导出了窄煤柱留设的合理宽度的计算公式;然后数值模拟了不同宽度的窄煤柱下围岩应力分布规律、窄煤柱水平位移场以及巷道围岩变形量规律,最终确定某煤矿的沿空留巷的窄煤柱留设宽度为5 m。研究为综放开采区段煤柱宽度的确定提供了指导。     

强动力条件下沿空掘巷煤柱稳定性及合理留设分析

针对强动力条件下煤柱的稳定性和合理留设问题,以高家堡煤矿204工作面为研究背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对比分析了4~30 m煤柱的应力分布和变形破坏特征,确定了留设煤柱宽度为6 m。通过分析变形特征和支承压力分布特征,将煤柱稳定状态分为破裂区、卸载区、弹性区3个区;分析认为,宽度合理留设应考虑使巷道处于应力降低区、煤柱自身稳定性、有利于提高煤炭采出率、满足隔离采空区需要的4大原则。现场实践表明,巷道掘进采用该煤柱宽度之后,巷道浅部围岩变形量小且易于控制,取得了良好的施工效果,既提高了煤炭回采率又便于防冲安全管理。     

区段煤柱内沿空掘巷窄煤柱留设尺寸研究

为了解决区段煤柱内沿空布置瓦斯通排巷时合理确定留设煤柱尺寸的问题,以白芨沟煤矿布置010203工作面瓦斯通排巷为工程背景,通过采用理论计算、现场实测与数值模拟相结合的方法,对区段煤柱应力分布特征展开研究。结果表明：引用内应力场理论求得区段煤柱侧内应力场宽度为8.35m;基于现场实测结果分析得出内应力场分布范围约距采空区0-7m;运用FLAC3D软件对留设不同窄煤柱尺寸下区段煤柱内应力分布、巷道围岩变形特征展开深度研究,得出区段煤柱内合理窄煤柱尺寸的确定方法;最终结合该矿实际情况确定窄煤柱留设合理尺寸为5m。     

孤岛煤柱内合理掘巷位置及支护技术研究

针对孤岛内掘巷位置及支护技术选择不当,极易导致巷道变形严重难以维护的问题,以新疆某矿为工程背景,运用数值计算的方法分析了孤岛煤柱应力分布规律和孤岛煤柱内巷道的围岩变形特征。结果表明：孤岛煤柱在后开采工作面一侧的应力降低区宽度大于先开采的一侧;孤岛煤柱巷道在宽煤柱侧顶帮的围岩变形量显著高于窄煤柱侧,具有非均匀性。结合理论计算和数值分析结果,确定试验巷道的合理位置是在5301采空区侧留设4.0m窄煤柱沿底板掘进。同时,针对孤岛煤柱内巷道围岩的非均匀变形特征及煤柱整体较破碎的特点,提出采用高强螺纹钢锚杆加长锚固和关键部位锚索加强支护相结合的非对称支护技术,经现场应用验证了方法和技术的有效性。     

特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度综合确定方法

为解决特厚煤层综放开采大煤柱尺寸下煤炭资源损失量大、沿空掘巷小煤柱合理宽度确定方法单一、研究结果与工程实际存在较大差距的问题,本文以扎赉诺尔矿区灵东煤矿为工程背景,提出了基于JW-6型地下高频电磁波CT系统、钻孔应力监测系统、数值模拟等多手段下特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的综合确定方法,并依据此方法分析了灵东煤矿特厚煤层综放开采侧向支承压力分布规律及演化规律、煤柱承载及变形特征,以此确定了灵东煤矿特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度为6.0～9.0m。工程实践结果表明,该综合分析方法确定的特厚煤层综放开采小煤柱宽度合理,回采期间巷道围岩变形量绝大部分控制在300mm以内,变形量小,满足工作面安全生产需要,提高了煤炭资源回收率。该研究成果对特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的确定具有重要参考意义。     

高应力软岩缓斜煤层沿空掘巷窄煤柱宽度研究

为研究在高应力软岩条件下窄煤柱留设问题,以曙光矿2~#煤层开采为工程背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,得出错层位外错式沿空掘巷窄煤柱的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律、护巷煤柱宽度的理论计算、煤柱垂直应力和煤柱塑性区分布4个方面综合考虑护巷煤柱的宽度。理论计算得出破裂区为3.35 m,塑性区为5.76 m,利用数值模拟得出煤柱合理留设宽度为3.37~5.13 m。通过对不同煤柱宽度下巷道围岩应力分布进行数值分析,结果表明:当煤柱宽度为4 m时,巷道围岩变形小。     

综放沿空掘巷窄煤柱稳定性数值模拟研究

为改善沿空掘巷维护状况、提高煤柱回收率,通过数值模拟分析,研究了综放沿空掘巷窄煤柱的稳定性以及合理的煤柱宽度,为在同类条件下确定合理的沿空掘巷窄煤柱宽度提供了借鉴。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度确定的数值模拟

针对五阳煤矿7603孤岛工作面沿空掘巷所留窄煤柱合理宽度确定的问题,采用理论计算、数值试验分析方法,研究了采空区侧向应力的传递与分布规律、不同宽度煤柱的受力分布、回采巷道围岩的受力情况、巷道围岩变形与煤柱宽度的关系。