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。     

弱胶结软岩沿空掘巷区段煤柱宽度优化研究

沿空掘巷为无煤柱护巷技术的重要组成，合理的煤柱宽度对巷道围岩控制非常关键。以弱胶结软岩沿空巷道区段煤柱为研究对象，采用理论计算与现场实测相结合的研究方法，设计确定小煤柱沿空掘巷区段煤柱宽度范围，并经模拟对煤柱宽度优化，得到最优的煤柱宽度。弹塑性理论与现场实测综合分析表明，工作面回采后侧向支承压力峰值距煤壁13.83 m,即塑性区宽度约14 m;通过数值模拟优化，确定该条件下小煤柱的宽度为5～8 m;考虑到小煤柱锚固支护和巷道掘进片帮等因素，确定小煤柱宽度为5.78～8.50 m。确定合理的煤柱尺寸可对煤柱与回采巷道变形实现有效控制，在安全生产前提下，提高煤炭资源的回采率。     

综放开采沿空掘巷小煤柱宽度留设及支护技术研究

为合理确定区段小煤柱宽度及沿空巷道支护方式,以阳泉五矿8407综放工作面为例,基于采空侧基本顶断裂力学模型及围岩极限平衡理论,理论计算了合理煤柱宽度的上下限值,采用钻孔应力监测方法,对回采过程中煤柱内部应力分布进行了实测,进而确定沿空巷道支护参数。研究结果表明:沿空掘巷小煤柱宽度合理范围为9.03~11.80 m,取10 m为宜,煤柱侧0~3 m范围煤体发生塑形破坏、3~6 m范围为弹性核区、6~10 m范围靠近8409采空区承载能力弱,因而在8407回风巷掘巷期间采用锚杆+长短锚索一次支护,回采期间对煤柱帮进行3 m钻孔注浆加固二次支护,现场实测数据显示,8407回风巷沿空掘进期间围岩变形量较小,回采期间顶板、注浆加固煤柱帮、实体煤帮最大变形量分别为0.20、0.05、1.00 m,围岩变形处于可控范围,实现了综放工作面安全高效回采。     

孤岛工作面区段煤柱承载特性演化规律研究

孤岛工作面矿压显现强烈,巷道支护困难。采用合理技术解决孤岛工作面回采问题,对提高煤炭资源回采率具有重要意义。以8105孤岛工作面进风巷为工程背景,通过数值模拟方法,分析了掘进和回采期间不同宽度煤柱内应力和裂隙分布特征,得到了孤岛工作面区段煤柱承载特性演化规律,最终确定煤柱宽度为7 m。通过工业性实验发现巷道掘进期间,巷道整体变形量在预计范围内,验证了煤柱宽度的合理性。     

合理小煤柱尺寸的确定及分析

以麻家梁矿4号煤层14100工作面为工程背景,采用理论计算方法,得出合理留设小煤柱宽度,并运用FLAC3D软件建立数值模拟模型,对不同煤柱宽度进行论证,对巷道在回采期间和掘进期间的应力变化规律进行分析研究,得出适应于工程实际的煤柱宽度为7 m。     

大断面综放工作面沿空巷道合理煤柱宽度研究与应用

合理的煤柱宽度及巷道支护方式对提高煤炭资源回收率、经济效益以及实现大断面综放开采高产高效意义重大。以东滩煤矿北翼二采区N2102回风平巷为研究对象,安装测站并对17m煤柱宽度下原有支护方式掘进和回采期间围岩变形破坏进行了分析。采用FLAC3D数值软件综合应用Mohr-Coulomb模型、应变软化模型和双屈服模型的新型建模思路,对5种不同煤柱宽度下垂直应力峰值和屈服区变化进行了研究,在此基础上确定了N2103回风平巷合理煤柱宽度为8m,并提出了对应的新的支护方式。工程实践表明,煤柱宽度为8m时,该支护方式能够保证沿空巷道在掘进和回采期间围岩稳定。     

采掘相向沿空掘巷窄煤柱尺寸优化研究

以付村煤矿3_上411工作面沿空巷道掘进期间受3_上408工作面回采动压影响为研究背景,通过理论分析及计算得出窄煤柱的合理尺寸为4.74~5.53 m。利用FLAC~(3D)软件对不同宽度煤柱条件下的8种方案进行数值模拟并对模拟结果进行对比分析,最终确定窄煤柱的最合理宽度为5 m。     

沿空掘巷小煤柱合理留设研究

山不拉煤矿3202工作面材料巷采用沿空掘进方式,为得到最优小煤柱尺寸,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,综合分析确定小煤柱最优合理尺寸为5m。工业性试验及现场矿压观测表明,小煤柱留设5m宽度满足需求,保证了巷道安全掘进和回采的同时最大限度提高煤炭资源的采出率。此次研究实践成果为山不拉煤矿综放沿空掘巷小煤柱尺寸的合理留设提供了依据,并为类似条件下沿空掘巷小煤柱合理尺寸的留设宽度提供了借鉴。     

特厚煤层综放沿空煤巷煤柱宽度及控制研究

为探究特厚煤层综放沿空煤巷窄煤柱的合理宽度,以某矿8305工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法,通过内外应力场理论、极限平衡理论和沿空巷道煤柱帮的支护条件确定煤柱宽度的合理范围为5.4～9.9 m,根据数值模拟不同宽度煤柱的水平零位移面和垂直应力峰值分布规律确定煤柱的合理宽度为6 m,并提出针对性围岩控制技术。结果表明:沿空巷道在掘进和回采期间顶底板移近量、实体煤帮和煤柱帮的变形量较小,围岩控制效果良好。     

双巷布置系统的煤柱承载演化规律及巷道稳定控制

为了确定双巷布置系统合理的煤柱宽度和巷道稳定控制技术,采用理论分析和数值模拟的方法研究了双巷布置系统煤柱承载演化规律。结果表明,双巷掘进期间,煤柱的承载能力随着煤柱宽度的增加逐渐加强;一次采动期间,侧向支承应力增高区范围在采空区边缘10 m范围内,当煤柱宽度大于6 m时煤柱内应力远大于实体煤内应力;二次采动期间,煤柱宽度为6 m时煤柱处于塑性状态且具有较高的残余强度,能够保证二次回采期间的稳定。现场应用表明,高预应力锚杆、高刚度对拉锚索支护参数能够保证6 m煤柱在全动压过程中的承载能力,巷道及煤柱的破坏程度在合理范围内,研究有利于类似地质条件的双巷布置系统的推广与应用。     

塔山矿8207工作面沿空掘巷围岩控制技术研究与应用

为保障8207工作面回采巷道沿空掘巷期间围岩的稳定,通过数值模拟的方式进行合理护巷煤柱宽度的分析,基于模拟结果确定沿空掘巷期间煤柱宽度为5 m,结合8207孤岛工作面的各项参数,设计巷道采用锚网索支护,采用理论分析设计各项支护参数,在巷道掘进期间进行围岩变形量的监测。结果表明:2207巷掘进期间,围岩变形量小,满足回采巷道使用要求。     

大倾角煤层沿空掘巷煤柱留设尺寸探究与应用

为确定大倾角煤层沿空掘巷预留小煤柱合理宽度,通过理论计算对护巷煤柱宽度进行了分析;运用UDEC模拟软件对不同煤柱宽度下巷道的变形量和煤柱应力进行了数值模拟。结果表明:理论计算的煤柱合理宽度应为5m;综合数值模拟中煤层顶板支承压力分布、巷道变形量和煤柱应力集中情况选取煤柱宽度为5m,与理论计算相符;将所得结果应用于21071工作面回风巷的掘进,即留设5m煤柱沿空掘进巷道,回采期巷道变形量能满足矿井正常生产需求,无需返修。     

望云煤矿15号煤层回采巷道煤柱宽度分析与围岩控制技术

为保障15102回风顺槽围岩稳定,根据15号煤层的赋存条件,采用UDEC数值模拟软件进行15号煤层回采巷道合理护巷煤柱宽度的分析,根据模拟结果确定煤柱的合理宽度为25 m,进一步结合15102回风顺槽的特征,确定巷道采用锚网索支护方案,并对各项支护参数进行具体设计,在巷道掘进期间进行围岩变形量的监测分析。结果表明:巷道掘进期间,顶底板及两帮变形量均较小,满足回采巷道使用要求。     

留小煤柱沿空掘巷位置及支护设计

采用钻孔应力计实测研究得出了侧向支承压力峰值距离煤壁10 m,确定煤柱宽度5.0m。回采期间,沿空煤柱受回采影响范围和程度均有减小趋势。在该矿地质条件下,通过合理的煤柱宽度选择,在煤柱进入采空区时仍会保持部分稳定未破坏区域。     

深井综放沿空掘巷围岩应力特征模型试验研究

以赵楼煤矿深井综放沿空掘巷为工程背景,采用大型地质力学模型试验系统研究深井综放沿空掘巷在上工作面回采、巷道掘进及本工作面回采期间围岩应力演化规律,分析不同煤柱宽度下围岩应力分布特征,并提出相应的工程建议措施。结果表明:掘巷期间不同煤柱宽度条件下煤柱帮围岩应力峰值及分布状态不同,3～6 m煤柱时,竖向应力近似呈三角形分布,8 m煤柱时呈梯形分布,且随煤柱宽度增加,煤柱最大竖向应力增大;不同煤柱宽度下的实体煤帮应力峰值均大于煤柱帮,且随煤柱宽度增加,实体煤帮更加靠近支承压力峰值位置,不利于巷道支护。工作面回采期间,煤柱宽度小于3 m时,随着超载等级的增加,煤柱应力峰值先增大后减小,煤柱宽度大于5 m时,煤柱的应力峰值一直增加但增幅降低,煤柱帮浅部应力逐渐减小;实体煤帮的应力峰值不断增大,且应力峰值位置逐渐向煤体深部转移。工程实践表明,掘采期间的巷道变形均得到有效控制,研究结果可为确定合理的煤柱留设宽度及巷道支护参数和强度提供借鉴和参考。     

深井大采高工作面沿空掘巷窄煤柱宽度研究

为解决深井大采高工作面留设大煤柱导致回收率低的难题,运用理论计算、数值分析及现场工程实测的方法,研究了深井大采高工作面开采条件下不同煤柱宽度时煤柱两侧塑性区分布和采掘扰动对巷道变形的影响,得到窄煤柱的合理尺寸。结果表明:确定合理煤柱尺寸时应充分考虑煤柱自身稳定性和采掘影响下巷道围岩变形量;掘进期间沿空掘5~6 m宽煤柱时破碎严重,煤柱宽度至少7 m才能达到自身稳定要求,而回采期间煤柱宽度至少需8 m,此时巷道围岩变形量相对较小,综合确定煤柱宽度8 m为最优方案。现场监测表明:11030工作面进风平巷两帮最大变形量为1 210 mm,顶底板最大变形量为620 mm,能够满足安全生产要求。     

软弱顶底板下沿空掘巷小煤柱合理宽度的确定

针对软弱顶底板下沿空掘巷的具体生产地质条件,以东怀煤矿3100工作面为研究对象,通过对沿空掘巷上覆岩层结构在掘进和回采期间稳定性的分析,阐述了沿空掘巷围岩稳定的基本原理,认为维护巷道围岩小结构的稳定是沿空掘巷稳定的基础.通过理论计算与数值模拟相结合的方法,确定小煤柱的合理宽度为5 m.经过现场工业性试验,留设5 m小煤柱的方案,能较好满足生产要求,保证工作面顺利回采.     

特厚煤层迎回采面沿空掘巷区段煤柱宽度研究

以新疆俄矿5104回风巷在5102工作面未回采完毕提前掘进的情况下,出现回风巷迎回采工作面掘巷的问题为例,基于弹性核理论计算了区段煤柱宽度合理范围,运用数值模拟软件FLAC3D采用循环开挖的方式对迎采动掘巷条件下不同宽度煤柱的应力分布和位移进行了对比分析。结果表明:8~20m宽煤柱内应力呈现双驼峰状,4m和6m宽煤柱应力呈现单驼峰状;回风巷顶底板及两帮变形速率在煤柱宽度4~8m区间最大,在8~20m范围趋于平缓。综合考虑煤柱的黏弹塑性流变的时间效应,确定合理煤柱宽度为12m。在此基础上,提出高阻让压、加强底角、重点补强围岩控制技术,现场试验表明:该方案有效地控制了围岩的变形,保证了回采与掘进的正常进行。     

窄煤柱沿空掘巷合理煤柱宽度的数值模拟研究与应用

采用数值模拟方法研究了不同宽度窄煤柱应力分布和位移特征,由此确定了窄煤柱沿空掘巷合理煤柱宽度。工程实践表明,5 m煤柱能够满足巷道稳定性控制要求,工作面回采期间巷道变形较小。     

大断面软岩巷道合理布置的研究与应用

结合金家庄煤矿具体地质条件,通过数值模拟和现场实践的方法,研究了3#煤层3条下山掘进顺序对巷道围岩变形量的影响,得出了下山的合理掘进顺序,同时也研究了在不同煤柱宽度的条件下,1235工作面对所掘进巷道的采动影响程度,从而确定了合理的煤柱宽度,为矿井的安全高效回采提供了依据.