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。     

缓倾斜煤层沿空掘巷小煤柱合理尺寸研究

根据某煤矿地质构造,采用理论计算及UDEC2D数值模拟,对缓倾斜煤层沿空掘巷小煤柱合理布置及尺寸进行研究。结果表明:小倾斜煤层沿空掘巷时,在不同煤柱宽度条件下的应力分布与覆岩运移特征有明显的差异,并得出9上槽煤层小煤柱的合理宽度为6.2 m,既提高了采区回采率,又保证了煤柱及巷道上覆岩层的稳定性。     

倾斜厚煤层沿空掘巷煤柱力学特征的 尺寸效应分析

为研究倾斜煤层沿空掘巷窄煤柱垂直及水平应力变化规律受煤柱宽度的影响,以兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿(4-5)06工作面沿空掘巷为原型,采用理论分析、数值模拟及现场监测相结合的研究方法,开展倾斜煤层沿空掘巷窄煤柱力学特征及尺寸效应分析。结果表明,随着煤柱宽度增加,垂直应力与水平应力的峰值呈现逐渐增大的趋势;建立峰值应力随煤柱宽度变化的拟合方程;得到掘进过程中不同宽度煤柱的破坏形式,即煤柱宽度较小时巷道靠近煤柱侧肩角位置与煤柱顶端呈斜切破坏;并针对倾斜厚煤层沿空掘巷窄煤柱的斜切破坏特点,对窄煤柱侧巷道的肩角位置进行加强支护;最终综合分析确定窄煤柱的合理宽度为4m,由现场工程实践表明4m煤柱宽度满足巷道稳定性的要求,有效提升了新疆煤炭资源的利用率,对新疆经济发展及社会长治久安有十分重要的意义。     

王家岭矿综放沿空掘巷合理煤柱宽度试验研究

合理煤柱宽度对于沿空掘巷稳定性关系重大。为了确定王家岭矿综放工作面沿空掘巷的合理煤柱宽度,运用数值模拟方法建立综放沿空掘巷模型,分析不同煤柱宽度下煤柱应力分布规律、变形规律、巷道变形情况等,得出王家岭矿沿空掘巷窄煤柱合理宽度为6~8 m,并在现场工业性试验中得到成功验证。     

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。     

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。     

缓倾斜煤层沿空掘巷窄煤柱合理宽度研究

采用三维数值模拟软件FLAC~(3D)对缓倾斜煤层沿空掘巷进行数值计算分析,探讨采用不同宽度窄煤柱护巷时在掘巷期间及回采期间巷道围岩应力与变形破坏特征,得出合理的窄煤柱宽度为5 m。     

倾斜特厚煤层区段煤柱尺寸及分区围岩控制研究

为确定倾斜特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱的合理尺寸,以孟家窑煤矿11503综放工作面沿空掘巷为工程背景,基于倾斜煤层基本顶破断之后的岩层结构,建立倾斜煤层工作面“大、小结构”力学模型,推导出适合小结构布置区域的低应力场范围表达式,并通过“尖点突变”理论分析区段煤柱发生失稳突变的充要条件。采用FLAC^3D模拟不同尺寸煤柱的受力及围岩变形规律。研究表明：受到煤层倾角和基本顶关键块回转挤压的影响,煤柱内部破坏形式主要为剪切破坏,破坏区域主要集中在其上部偏向采空区位置;随着煤柱宽度的增大,在沿空掘巷小范围内上覆岩层压力由实体煤承担逐渐转向由煤柱承担;结合应力场、位移场和塑性区变化情况,最终确定煤柱的合理尺寸为15 m。通过分析不同采掘阶段沿空巷道围岩应力分布和演化特征,提出适合不同阶段的围岩控制方案。结合现场工程实践表明,15 m煤柱宽度及围岩控制方案能够满足巷道稳定性要求。     

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。     

深部缓倾斜煤层护巷煤柱合理宽度研究

根据深部缓倾斜煤层沿空掘巷地质条件,利用理论分析获得了缓倾斜煤层应力降低区宽度与塑性区宽度的计算表达式。为了优化设计深部缓倾斜煤层护巷煤柱宽度,利用数值模拟分析了不同护巷煤柱宽度条件下的应力场、位移场、塑性区的分布特征。评价了不同煤柱宽度的巷道稳定性。确定了缓倾斜煤层护巷煤柱合理宽度为5 m。     

沿空掘巷留设合理宽度煤柱的研究

为了研究沿空掘巷中不同宽度煤柱对巷道围岩稳定性的影响,以赵庄煤矿5320工作面沿空掘巷为研究对象,利用三维有限差分程序FLAC~(3D)模拟不同煤柱宽度时对沿空巷道的影响,并结合现场监测结果分析表明:沿空掘巷中合理的煤柱留设宽度在25 m左右,采取相应的支护措施后,巷道的变形量符合安全生产要求。     

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。     

近距离煤层群沿空掘巷小煤柱留设研究

针对近距离煤层群沿空掘巷小煤柱留设问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了近距离煤层群沿空掘巷围岩变形、围岩应力分布规律及小煤柱稳定性与煤柱宽度之间的关系,研究结果表明,该工程地质条件下合理煤柱宽度为5~8m,研究对类似条件下沿空掘巷合理煤柱的留设具有一定的指导意义。     

深部倾斜中厚煤层沿空掘巷煤柱留设尺寸研究

文章以某矿25301工作面回风巷为工程背景，针对工作面“深部倾斜中厚煤层”的赋存特点，对煤柱覆岩结构力学环境进行分析，建立倾斜煤层沿空掘巷煤柱支承压力模型并进行数值模拟验证，确定如下结论：覆岩关键块的回转变形和滑落失稳是影响巷道稳定性的主要原因，基于大结构力学环境下建立小结构稳定模型，基于倾斜煤层沿空掘巷煤柱支承压力模型分析确定沿空掘巷合理煤柱尺寸为5.23 m,结合数值模拟垂直应力峰值分布分析，综合确定5 m煤柱为沿空掘巷煤柱留设最佳尺寸。     

采空区下特厚倾斜煤层沿空巷道煤柱宽度研究

为了研究特厚倾斜煤层沿空巷道煤柱尺寸留设的问题,利用理论分析和数值模拟相结合的方法,分析煤层上采空区底板卸压规律以及采空区下煤层侧向支承压力力学模型,确定合理的区段煤柱宽度应大于11.9 m或区段煤柱与巷道宽度之和小于11.9 m。根据理论计算,设置5组不同煤柱宽度数值模型,分析采空区下特厚倾斜煤层沿空巷道开挖后不同宽度煤柱所受垂直应力以及水平位移变化规律,确定合理的煤柱宽度为6～一8 m。结合理论计算与数值模拟结论,在巷道宽度为5 m的前提下,合理的区段煤柱宽度应小于6.9 m,建议区段煤柱宽度取6 m。     

黑龙关煤矿沿空掘巷区段煤柱留设宽度的研究

为了科学设计黑龙关煤矿11#煤层区段煤柱的宽度,采用FLAC3D软件建立11603工作面顺槽数值模型,并通过理论计算、工程实测等方法对11#煤层区段煤柱宽度进行优化设计。通过建立覆岩-煤柱力学模型,模拟研究不同宽度区段煤柱影响下煤柱内的垂直应力分布特征及沿空巷道掘进稳定后巷道围岩的表面位移量,最终确定11603工作面顺槽沿空掘巷留设合理煤柱宽度为9 m。现场应用9 m区段煤柱进行11603工作面顺槽的沿空掘巷作业后,围岩表面位移量均在合理范围内,9 m宽区段煤柱可以保证巷道的安全掘进及正常回采。     

软煤沿空掘巷窄煤柱变形机理数值模拟研究

以淮南矿业集团谢一矿C13煤层工作面为实验原型,采用ANSYS软件中"死活"单元技术、材料非线性问题的分析方法,对沿空掘巷过程中窄煤柱的变形破坏机理进行了模拟分析。在采动影响下不同宽度的窄煤柱应力分布对巷道的影响差别较大。综合分析得出在软煤层回采过程中,沿空掘巷煤柱的宽度布置为5~7 m最合理。     

沿空掘巷煤柱留设尺寸参数优化

针对某矿15#煤层地质条件,提出了采用沿空掘巷留小煤柱的技术进行采掘,通过理论分析确定了煤柱的留设宽度,并采用FLAC3D数值模拟研究了沿空掘巷在不同的煤柱宽度条件下巷道围岩的位移场和应力场,通过对煤柱及巷道围岩的应力、应变和位移进行对比分析,再次验证了15#煤层相邻工作面区段沿空掘巷的煤柱宽度为4 m。并将研究结果运用于具体工程实践,取得了较为良好的技术经济效果。     

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。     

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。