大采高工作面区段煤柱合理尺寸设计

为提高大采高综采工作面的回采率,减少煤炭资源的浪费,针对李村煤矿1302备采工作面区段煤柱留设尺寸问题进行了详细分析。本文采用理论分析的方式初步得出了区段煤柱的设计尺寸为44.51 m,并结合数值模拟对不同宽度的区段煤柱回采上区段、下区段过程中的围岩塑性破坏范围与垂直应力分布情况进行了对比分析,最终得到区段煤柱的模拟边界宽度为45 m。通过分析验证了1302工作面区段煤柱的实际设计尺寸合理有效。     

大倾角煤层多重扰动煤巷围岩应力分布规律

基于山西大远煤业有限公司1202工作面运输平巷大倾角煤层赋存条件,采用理论分析和数值仿真的综合研究方法,研究巷道在采空区侧向支承压力与超前支承压力叠加作用下的应力分布规律,并基于应力分析结果,提出合理的区段煤柱宽度。研究显示：在叠加压力作用强烈影响下,巷道围岩应力呈非对称分布特征,帮部集中应力与煤层底板侧向支承压力峰值影响范围贯通;侧向支承压力成为导致工作面超前支承压力非对称分布的主要因素,两者产生强烈应力叠加效应,形成典型多重扰动叠加应力环境;从减小巷道围岩应力非对称程度出发,并考虑煤柱与顶板和底板岩层的滑移破坏,建议山西大远煤业有限公司大倾角煤层区段煤柱宽度取值范围为6-12 m。     

李村煤矿大采高工作面区段煤柱合理留设宽度研究

针对李村煤矿大采高工作面分区段开采的特征,为了确定其合理的区段煤柱留设宽度,综合现场实测和数值模拟,对煤柱稳定性进行了分析,模拟不同宽度煤柱下,其围岩垂直应力分布、支承压力分布特征及屈服破坏程度。结果表明:李村煤矿大采高工作面合理的区段煤柱留设宽度应为20 m,较原先设计宽度而言,有效提高了工作面回采效率。     

巨厚煤层综放开采区段煤柱合理留设宽度研究

区段煤柱的合理留设对确保矿井安全生产与煤炭资源的合理利用意义重大。为确定不连沟煤矿巨厚煤层工作面区段煤柱的合理留设宽度,以F6201工作面为例,采用数值模拟软件FLAC模拟了不同宽度下区段煤柱周边应力分布及变形量,并分析数值模拟的结果,得出区段煤柱留设宽度为17.5~22.5 m时煤柱的变形量小,稳定性较高。通过监测工作面侧向支承压力,验证了该结论。     

基于极限平衡理论的大倾角区段的煤柱合理尺寸研究

针对大倾角综放开采区段煤柱留设尺寸的确定难题,建立了相应区段煤柱力学模型,并用极限平衡理论分析及数值模拟结合的方法,研究了煤柱尺寸的理论公式、应力分布、模拟分析。研究表明:区段煤柱合理留设宽度是煤柱两侧塑性区宽度和中心弹性区煤体的临界尺寸之和;揭示了不同宽度区段煤柱受上、下区段工作面采动影响时,区段煤柱支承压力分布规律曲线;得出孟家窑煤矿大倾角煤层区段煤柱宽度为25 m时即可保持稳定。研究结果在该矿5102工作面的成功应用,可为大倾角煤层区段煤柱合理尺寸提供理技术参考。     

大采高综采工作面区段煤柱宽度优化

为最大限度地开采煤炭资源,减少区段煤柱的留设宽度,文章以斜沟煤矿18104和18106大采高综采工作面区段煤柱的留设为背景,通过理论分析与数值模拟的方法,分析了不同宽度区段煤柱的破坏范围及垂直应力分布特征,优化了大采高综采工作面区段煤柱的留设宽度,主要得到如下结论：理论计算得到两侧采空条件下和一侧采空区条件下煤柱的破坏范围分别为16.54m和5.61m,理论确定区段煤柱的合理留设宽度为20m;数值模拟结果表明,区段煤柱的留设宽度由30m减小至20m时,煤柱留设由“宽煤柱”向“窄煤柱”转变,煤柱破坏范围由16m减小至13m,变化不大,且煤柱中部仍存在一定宽度的弹性核区,同时,煤柱受到的最大垂直应力增长5.54MPa,并未超过煤柱的极限承载能力,煤柱仍具有一定承载能力;最终确定18104工作面与18106工作面之间区段煤柱的合理留设宽度为20m。     

斜交煤柱叠加影响下工作面应力场分布特征研究

针对近距离煤层群工作面受上方多层采空区斜交煤柱叠加影响造成采场顶板垮落、煤壁片帮和压架等问题，以沙坪矿9309工作面为工程背景，在实验室测试煤岩体基本力学参数的基础上，利用数值模拟和理论分析等方法对斜交叠加煤柱影响下工作面应力场的分布特征进行研究。研究表明：叠加煤柱造成其下方9309工作面在未开采时就处于较高集中应力状态，集中系数为2.3；受煤柱影响，工作面前方最大超前支承应力的距离随推进距离的增加而逐渐减小；工作面处于煤柱下方时，煤柱集中应力因采动影响而逐渐降低和转移，工作面前方12 m左右范围内集中应力却逐渐增加，当回采稳定后，工作面顶板受叠加煤柱影响的范围为工作面长度的72%，煤柱叠加区应力普遍在25 MPa左右，集中系数6.0左右；遗留煤柱尺寸越大，其集中应力在底板中的传播距离越远，影响范围越广，工作面顶板集中应力越大。     

浅埋近距离煤层工作面过三角形斜交煤柱开采应力演化规律研究

针对浅埋近距离煤层工作面过上覆三角形遗留煤柱开采,存在顶板局部来压强烈和区段煤柱应力集中导致的巷道大变形等问题,以寸草塔二矿31109工作面为研究背景,采用现场实测、数值计算和理论分析相结合的方法,研究过三角形煤柱两次采动叠加应力的大小和范围的演化规律,揭示两次采动区段煤柱压力变化规律和相邻巷道破坏机理,明确巷道加强支护的范围和重点支护范围与时机。研究结果表明：上覆三角形斜交煤柱对其下方工作面煤层形成应力集中,最大应力位置位于斜交区段煤柱之下;当下煤层31206工作面开采后,31109区段煤柱应力上升为最大应力,应力峰值区位于与上覆斜交区段煤柱叠合区附近,峰值区宽度为240 m,对应该区域巷道变形破坏较明显。31109工作面开采过程中,在工作面煤壁与上覆斜交煤柱叠加区和工作面区段煤柱与上覆斜交煤柱叠加区存在应力峰值区,形成应力双峰;随着工作面推进,双峰应力不断升高,且煤壁应力峰值区逐步向区段煤柱方向移动,当工作面推进到区段煤柱叠加区时,双峰合并为更高的单峰应力;在工作面出斜交煤柱时区段煤柱应力达到最大,出煤柱叠加区后应力迅速减小;总体上,31109工作面开采后区段煤柱应力峰值区最大应力...     

综放开采超长工作面区段煤柱宽度优化分析

针对综放开采工作面区段煤柱尺寸优化问题,以某矿19106工作面为工程背景,利用FLAC~(3D)数值分析软件对采空区侧向支承压力分布和塑性区破坏范围进行模拟分析。结果表明:塑性区分布形成了一定范围的拉剪破坏区域,巷道的布置要尽可能避开该区域。考虑到受双侧采动影响,煤柱内存在较大的弹性区(5 m),弹性区的存在使得煤柱的承载能力提高,区段煤柱最终确定为20 m。     

厚煤层综放工作面煤柱稳定性评价及控制技术

为解决厚煤层综放工作面区段煤柱失稳破坏问题,保障采掘工作正常接续,以韩城矿区桑树坪二号井3304工作面区段煤柱为研究对象,建立力学模型求解确定塑性区宽度,采用FLAC3D数值模拟研究工作面侧向支承压力分布规律,综合分析不同宽度区段煤柱主应力差分布特征,据此针对性提出区段煤柱补强支护方案,并开展工业性试验,试验回采期间巷道围岩收敛量均处于允许范围内。研究结果表明：在工作面前方,现有宽度为10m的区段煤柱稳定性较好,煤体具有一定承载能力,但在工作面推采后,仍不可避免存在大范围片帮问题,根据煤柱帮变形破坏特征,在原有支护参数基础上,提出巷道煤柱帮锚索补强支护,可有效减少巷道两帮收敛变形,实现巷道围岩稳定性及次生灾害的综合控制。研究结果对类似开采条件下综放工作面区段煤柱稳定性控制具有一定参考价值。     

富水冲击地压煤层区段煤柱等效宽度研究北大核心

受采空区积水浸泡影响,工作面区段煤柱承载能力降低,不利于灾害防治。为研究富水煤层区段煤柱的等效宽度,以某矿4^(-2)302工作面为例,采用理论计算、数值模拟及工程实践等方法,分析了浸水与自然含水条件下区段煤柱的应力分布特征及其演化规律。理论计算结果表明:相较于浸水条件,自然含水煤柱宽度减少了5.66 m,塑性区宽度减少了2.69 m,弹性核区宽度减少了3.53 m。通过数值模拟对比分析36 m浸水和26、28、30、32 m未浸水煤柱应力峰值和范围,发现30 m未浸水煤柱和36 m浸水煤柱应力分布曲线类似。     

深井厚煤层沿空工作面合理区段煤柱宽度研究

为保证深井条件下厚煤层沿空工作面巷道及煤柱的稳定性,以赵楼煤矿3304工作面为背景,采用理论分析、应力监测等方法,对工作面合理区段煤柱宽度进行研究。得到如下结论:(1)赵楼煤矿3304工作面超前支承压力影响范围平均为125.4 m,采空区低应力影响范围为15 m;(2)采空区侧向岩层向上逐层发生破断回转,高位岩层(第二岩梁)断裂位置约为30～40 m;(3)综合考虑沿空巷道稳定性、锚固支护有效性、防治冲击地压有效性等方面,合理区段煤柱宽度为4～6 m。     

大采高综放面采动影响下合理区段煤柱宽度研究

大采高综放工作面由于生产需要,形成了一类超高煤帮、特大断面的巷道,增加量巷道支护的难度。留设合理宽度的区段煤柱,能够使巷道处于应力降低区内,避开残存支承压力顶峰的影响,有效改善巷道围岩的应力环境,降低支护难度、增强巷道的安全可靠性,还能够一定程度提高资源的回收率。本文以塔山矿8105工作面5105回风巷道区段保护煤柱为例,应用极限平衡理论计算得到合理的煤柱尺寸为34m,采用FLAC5.0数值模拟软件模拟分析了不同护巷煤柱宽度煤柱内的垂直应力分布和巷道变形破坏情况。通过理论分析与数值计算相结合,最终确定留设煤柱宽度为34m。     

大煤柱内沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定

大煤柱内沿空掘巷是基于工作面双U型巷道布置方式提出的一种新技术,本文针对其具体生产地质条件,运用极限平衡理论、数值分析和现场实践相结合的方法,得出大煤柱内沿空掘巷窄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、巷道围岩塑性区分布、巷道围岩变形与煤柱宽度的关系及窄煤柱宽度的极限平衡理论计算6个方面综合考虑窄煤柱的宽度,最终确定窄煤柱宽度为5 m,并深度分析了本区段工作面回采对窄煤柱和宽煤柱围岩应力分布规律的影响。     

煤柱承载、分区及接续工作面基本顶力学模型与计算分析

 论文基于煤柱的承载、分区及其对接续工作面基本顶板的支撑特点展开研究。利用极限平衡理论和克希霍夫定律的基础上,首先给出一侧采空实体煤内支承应力的表达式,结合岩石的全应力-应变曲线对实体煤各区域的划分给出确定准则,并考虑双侧采动条件下留设煤柱尺寸内部存在分区的情况。为了进一步分析不同尺寸煤柱接续工作面支承压力分布规律,采用FLAC3D对5m、20m以及80m护巷煤柱的稳定性及相应接续工作面支承应力分布情况进行计算分析,研究结论表明,接续工作面开采时,5m护巷煤柱完全破坏,接续工作面支承应力峰值点偏向采空区一侧;20m护巷煤柱中部存在弹性区,但处于高应力状态,接续工作面支承应力峰值点偏离采空区;80m护巷煤柱中部仍保持原岩应力状态,接续工作面支承压力分布规律与首采区相同,即中部出现峰值,向两侧呈对称式衰减。因此,最终的研究结果表明,计算接续工作面支承应力分布时,不能忽视与相邻工作面采空区之间所留设的煤柱尺寸因素。     

红柳林煤矿3~(-1)煤区段煤柱尺寸优化数值模拟研究

红柳林煤矿北二盘区3-1煤工作面区段煤柱设计尺寸为20 m。为检验宽度的合理性,采用FLAC3D数值模拟软件对比分析辅运大巷和运输平巷开挖支护后,区段煤柱宽度20、15.2、12、10 m情况下塑性破坏分布范围、变形特征和支承应力分布规律。结果显示:区段煤柱宽度20 m尺寸明显偏大,该地质条件下,区段煤柱宽度极限最小数值为13 m左右,考虑到工程地质条件的复杂性及安全性,区段煤柱选择15 m比较合理。     

浅埋煤层区段煤柱宽度优化研究

以高家梁煤矿20306工作面地质条件为依托,采用多点位移计、锚杆(索)测力计和钻孔应力计相结合对联络巷及煤柱变形及应力分布规律进行检测,并采用UDEC软件模拟不同区段煤柱宽度时辅运巷变形及应力分布情况。结果表明:20306工作面超前支承压力峰值位置位于前方20~30m,侧向支承压力峰值位置距煤壁约22m,合理的区段煤柱宽度为12m左右。     

大采高综采工作面区段煤柱合理宽度研究

为了确定焦坪矿区2301大采高首采工作面区段煤柱的留设宽度,以煤柱应力监测为切入点,实测分析了侧向支承压力分布特征;通过理论计算得到了煤柱弹性核区宽度和掘巷塑性区宽度,据此初步确定了区段煤柱的宽度。在此基础上,采用FLAC3D数值模拟方法研究了不同宽度时煤柱的塑性破坏特征,最终确定大采高工作面煤柱的合理宽度为25 m。现场应用表明,煤柱留宽方案满足相邻工作面的护巷要求。     

鄂尔多斯矿区大采高综采工作面合理区段煤柱尺寸研究

以巴彦高勒矿311101工作面为背景,采用现场测试、理论计算和数值模拟相结合的方法,在揭示大采高综采工作面侧向支承压力分布规律基础上,研究不同宽度区段煤柱应力场及塑性区分布特征,最后确定合理区段煤柱宽度。研究表明:煤柱宽度15~20 m时,煤柱中央仍有一定弹性核,煤柱稳定。考虑煤炭资源回收和巷道围岩稳定等因素,确定区段煤柱宽度为15 m。     

特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度研究

针对塔山矿特厚煤层综放工作面与回采巷道对头施工过程中面临的区段煤柱合理宽度留设、回采动压影响范围确定等问题,采用理论分析、数值模拟及现场应力实测等手段对特厚煤层综放采场覆岩断裂结构、区段煤柱应力分布及区段煤柱合理宽度进行研究。采空区一侧煤体应力,应力剧烈影响范围30~35 m。煤柱应力现场实测表明,相邻工作面回采期间应力沿煤柱宽度大致呈单峰型、非对称分布,应力高峰区距8210回风巷21~30 m、距8208采空区8~17 m,采空区顶板运动稳定滞后距离120~130 m。结果表明,塔山矿特厚煤层综放面对头施工条件下留设38 m煤柱是安全的,从煤柱应力分布角度分析煤柱宽度可减小至30~32 m。