沿空掘巷窄煤柱应力及围岩变形规律研究

以南庄煤矿大巷煤柱回收为工程背景,利用数值模拟,研究了不同沿空掘巷窄煤柱宽度的应力变化和围岩变形规律,研究表明:掘进期间,护巷窄煤柱宽度增大导致其内部的应力集中系数增加;回采期间,宽度较大的窄煤柱,由于煤柱承载能力较强,能够承受较高超前支承压力,其中的围岩应力增幅很大。结合煤柱变形和隔离采空区作用,煤柱回收工作面沿空巷道煤柱宽度取5 m比较合适。     

沿空掘巷窄煤柱应力及围岩变形规律研究

以大巷煤柱回收为工程背景,利用数值模拟,研究了不同沿空掘巷窄煤柱宽度的应力变化和围岩变形规律。研究表明:掘进期间,护巷窄煤柱宽度增大导致其内部的应力集中系数增加;回采期间,宽度较大的窄煤柱,由于煤柱承载能力较强,能够承受较高超前支承压力,其中的围岩应力增幅很大。结合煤柱变形和隔离采空区作用,煤柱回收工作面沿空巷道煤柱宽度取5 m比较合适。     

综采工作面过空巷围岩稳定性的影响因素研究

为了研究不同因素对综采工作面过空巷时围岩稳定性的影响,采用ANSYS软件建立数值模型,分析不同埋深、不同采高、不同空巷宽度下的空巷顶板沉降、煤壁位移和煤柱切向应力的变化规律。研究结果表明:埋深增加对空巷顶板沉降、煤壁位移和煤柱应力都产生不利影响;采高增大对空巷顶板沉降和煤壁位移影响较小,对煤柱内应力分布影响较大;空巷宽度增加会显著破坏空巷顶板稳定性,同时增大煤柱应力,对煤壁位移影响较小;当工作面与空巷距离小于25 m时,随着工作面继续推进,空巷稳定性明显变差,巷道易失稳破坏。     

煤柱回收工作面过空巷技术

针对潞安王庄煤矿采区煤柱回收工作面存在过空巷巷道围岩控制困难的问题,建立了煤柱回收工作面空巷基本顶力学模型,得出当空巷宽度增大时,空巷所需的支护阻力也会随之增大;空巷支护阻力与基本顶厚度之间存在线性关系,基本顶越厚空巷所需支护阻力越大;当支架的支护阻力增加时,空巷支护阻力呈线性减小趋势。将整个工作面空巷划分为3个空巷集中区,研究了工作面过第3空巷区4条空巷时回采巷道支护、空巷围岩稳定控制技术,制定了工作面过空巷时放煤控制、两巷超前加强支护、工作面顶板管理等安全保障措施,保证了煤柱回收工作面安全回采。     

综放工作面沿空煤柱合理宽度及注浆加固技术研究

针对阳煤五矿留设较大宽度沿空护巷煤柱,受采动影响巷道围岩变形破坏严重的情况,通过理论分析提出了煤柱合理宽度的计算公式并计算得出8407综放工作面沿空护巷煤柱的合理宽度是10m。通过物理相似模拟对比研究煤柱注浆与未注浆两种情况下10m沿空护巷煤柱以及上覆岩层在回采过程中的变形与破坏规律,得出10m未注浆煤柱虽然能够保证回采安全,但巷道底鼓量较大;注浆加固可提高煤柱的自身强度和整体性,减小塑性破坏区宽度,能够保证工作面的正常回采要求。     

楔形护巷煤柱沿空巷道矿压显现规律研究

基于百善煤矿北大巷煤柱孤岛工作面现场具体地质条件及生产情况,通过采用FLAC3D数值模拟软件对楔形护巷煤柱沿空掘巷回采巷道受工作面超前支承应力影响过程中巷道围岩变形规律进行了分析研究。研究结果表明不同护巷煤柱宽度下巷道围岩应力分布差异较大,最终导致巷道变形有较大的不同,针对这种差异,提出在同一条巷道内不同区段采用相对应的支护方式及加固措施才能保证工作面的正常回采。     

留底煤掘进双巷布置大采高工作面巷间煤柱尺寸优化研究

确定巷间煤柱合理尺寸是保证留底煤掘进双巷布置大采高工作面安全、高产与高效的关键所在。以某矿122106大采高工作面沿底掘进胶运巷和辅运巷之间的护巷煤柱为工程背景,对工作面生产地质条件展开现场调研,同时原位测试巷道围岩地质力学参数。基于上述原始数据理论,估算出煤柱极限强度与合理的煤柱宽度范围,通过数值试验研究手段,分析初步选定宽度煤柱条件下,二次回采阶段巷道围岩及煤柱内部应力、位移和塑性破坏特征。结果表明:煤柱的极限强度为50.48 MPa,合理的煤柱宽度为19.24~29.28 m。煤柱宽度20 m时,煤柱内塑性区是2个独立的区域;当煤柱宽度达到一定程度后,接续面回采对上个工作面侧煤柱应力影响较小,主要是对本侧煤柱影响较大;靠近煤柱侧顶板和帮部变形较大,垂直位移最大值集中在巷道肩角位置,顶板出现不均匀下沉;煤柱核区内垂直应力均小于其极限强度,能保证稳定;煤柱最大垂直应力集中在两侧,靠近采空区的位置,煤柱中部存在较明显的应力下降区域。     

上分层遗留煤柱影响下工作面安全回采研究

为研究上分层遗留煤柱对下分层工作面回采的影响,以山东金桥煤矿1304工作面为工程背景,采用FLAC~(3D)模拟软件,研究了煤柱塑性区和支承压力分布及下分层工作面分步回采期间的支承压力演化规律。研究表明:当下分层工作面未采时,两采空区侧向支承压力叠加,在煤柱体边缘形成2个应力集中区,应力集中系数分别为2.2和2.8。煤柱体发生全部塑性破坏形成屈服煤柱,能够支撑覆岩施加的载荷,不易诱发失稳动力灾害。当下分层工作面开采时,煤柱体由两面采空变为三面采空状态,应力集中系数由3.8增至4.5,在强支承压力作用下可能诱发煤柱"蠕-突变"失稳型冲击地压。因此,回采期间应加强煤柱冲击危险监测,并采取大直径钻孔预卸压解危措施。     

深部高应力双巷布置工作面煤柱宽度合理性研究

为确定深部高应力双巷布置工作面合理巷间煤柱宽度,提高巷道煤柱稳定性及资源回收率,以园子沟煤矿1022101工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟的研究方法,掌握巷道巷间煤柱应力分布规律,确定深部高应力巷间煤柱侧向支承压力分布特征,并采用FLAC3D数值模拟分析了工作面多次回采影响下的不同宽度(7m、10m、13m、16m、19m、22m、25m)煤柱应力场分布特征,结合现场试验巷道15m、25m煤柱侧围岩破坏情况分析,最终确定深部高应力条件下合理巷间煤柱宽度。研究表明：当煤柱宽度为16～25m时,多次回采影响下煤柱应力集中,容易引发冲击地压|而宽度7～10m时煤柱整体压垮,巷道变形破坏严重。综合考虑资源回收、巷道围岩稳定性及动力灾害防治问题,确定园子沟煤矿深部高应力巷间煤柱宽度为13～15m时较为合理。     

小煤窑空巷影响下采煤工作面矿压显现规律研究

因小煤窑无序开采而形成大面积的残存空巷,使得工作面在揭露小煤窑空巷过程中会出现顶板来压大,支承压力大等问题,严重影响了工作面的回采效率。针对该问题,以崔家寨矿1号煤层E13103工作面为工程研究背景,通过理论计算、数值模拟、现场矿压实测等方法对工作面过小煤窑空巷前后过程的支承压力、煤柱稳定性、顶板结构、支架工作阻力等进行研究分析,揭示了工作面支承压力分布对小煤窑空巷及工作面顶板的影响,掌握了工作面过空巷时顶板的破断规律及支承压力分布规律,得到了工作面在揭露空巷前7m到10m的区间内工作面支护阻力最大,需加强支护。同时为工作面两巷超前支护距离的确定、防止工作面围岩动力灾害的发生以及工作面快速安全推过小煤窑空巷提供了理论借鉴。     

综放面单侧采空煤柱稳定性研究及实测

在使用留煤柱护巷的长壁采煤工作面中,单侧采空煤柱的稳定是后采工作面安全顺利回采的保障.近年来随着煤矿开采强度加大,对采对掘情况比较普遍,形成的护巷煤柱将经历两次工作面回采动压影响,对煤柱的稳定产生较大影响,对巷道围岩控制带来困难,特别是在综放开采的矿井尤为明显.因此,对厚煤层放顶煤工作面及相邻巷道对采对掘形成的区段煤柱在单侧采空状态下煤柱内支承压力分布规律进行了理论计算和现场实测分析.以东坡煤矿922和923综放工作面间20m护巷煤柱为例,分析和研究了煤柱形成后各阶段支承压力演变过程,得到了单侧采空煤柱采空区侧和巷道侧极限平衡区范围计算公式、煤柱最小宽度公式;通过钻孔应力计对现场煤柱内支承压力进行实测,得到了本工作面回采超前压力的影响范围和峰值,并说明现场20m宽煤柱内存在稳定弹性核区,煤柱可进一步优化以提高采出率.     

极近距离不稳定煤层联合开采护巷煤柱宽度的探讨

运用理论计算和FLAC数值模拟的方法,对极近距离不稳定煤层联合开采护巷煤柱宽度进行了分析,根据采煤工作面侧向支承压力分布规律和经验公式,得出护巷煤柱的宽度必须大于14 m才能避免侧向支承压力峰值的影响的结论.由数值模拟得出,掘进对煤柱的应力分布影响相对较小,而采动对煤柱的应力分布影响较大.不同埋深的煤柱应力分布大小不同,埋藏越深煤柱应力越大;采掘对不同宽度煤柱的应力分布影响不同,煤柱越小,应力集中越大,煤柱越不稳定;而煤柱越大,应力叠加越不明显,煤柱越稳定.综合考虑各种因素,刘东煤矿西三采区护巷煤柱的宽度确定为15 m.     

沿空巷道围岩变形规律数值模拟分析

针对大断面沿空巷道在相邻工作面推采过后变形严重问题,利用FLAC3D计算软件进行数值模拟,分析沿空巷道围岩应力、位移随巷道掘进和相邻工作面回采的变化规律,得出受上覆岩层断裂结构影响,沿空巷道表面发生破坏,且煤柱侧应力集中程度相对较大,但不影响整个沿空巷道稳定性;相邻工作面推采过后,煤柱侧应力进一步增加,如支护结构及参数不合理,塑性破坏区将向煤柱内部扩展,支护效果减弱;煤柱破坏到一定程度后,应力向实体煤侧转移,实体煤侧位移急剧增加,严重的可导致巷道失稳。因此,对大断面沿空巷道支护设计时应考虑到围岩弱结构体—煤柱的特殊作用,其是整个巷道失稳的诱发点,应加强支护。     

大断面沿空掘巷围岩变形规律数值模拟分析

利用FLAC3D软件对大断面沿空掘巷围岩变形规律进行计算,分析沿空巷道在掘进和本工作面回采期间的应力、位移及塑性区分布变化规律,得出沿空巷道围岩以剪切破坏为主,破坏形式为两帮中下部煤体向巷道内挤出;在沿空巷道掘进和掘后稳定阶段,小煤柱为主要承载结构,在本工作面超前支承压力影响下,小煤柱受到破坏,支承压力高峰逐渐向实体煤侧转移。     

复采动压扰动下巷道交岔点围岩力学响应及控制分析

对旧采区进行复采时工作面会多次穿越空巷。过空巷时回采巷道与空巷会形成多个交岔点。交岔点附近回采巷道变形大、交岔点处顶板冒落、两帮破碎是复采回采巷道稳定性的主要问题。圣华煤业现场统计观测表明,在超前支承压力作用下交岔点附近巷道变形严重、空巷冒落次数增加,围岩破碎。建立了交岔点围岩应力分布的力学模型,分析了交岔点处围岩应力分布情况,结合现场实测和相似模拟等综合手段给出了交岔点处煤柱压碎区的范围。分析了交岔点处围岩变形与破坏规律,提出了交岔点跨度的计算方法。现场实测表明设计支护强度能够保证巷道支护安全。     

大断面沿空掘巷围岩变形规律数值模拟分析

利用FLAC3D软件对大断面沿空掘巷围岩变形规律进行计算,分析沿空巷道在掘进和本工作面回采期间的应力、位移及塑性区分布变化规律,得出沿空巷道围岩以剪切破坏为主,破坏形式为两帮中下部煤体向巷道内挤出;在沿空巷道掘进和掘后稳定阶段,小煤柱为主要承载结构,在本工作面超前支承压力影响下,小煤柱受到破坏,支承压力高峰逐渐向实体煤侧转移。     

强烈动压影响瓦排巷围岩控制技术研究

 提出高瓦斯矿井瓦排巷是受外部环境扰动影响支护困难巷道之一,分析了瓦斯尾巷发生变形与破坏的过程,强调上下区段工作面回采对尾巷影响程度最大。研究了尾巷破坏失稳机理,提出煤柱两侧工作面沿倾向形成类似“砌体梁”结构,煤柱附近采空区基本顶断裂失稳和上覆岩层回转下沉是造成瓦排巷破坏的主要原因,据此提出控制尾巷围岩稳定的三项技术关键：1）防止顶板下沉;2）加大煤柱帮支护强度;3）关键部位补强支护。中兴矿瓦排巷支护试验表明,2206工作面回采稳定后,尾巷顶板最大下沉161mm,两帮最大移近181mm,且顶板深浅部离层均未超过15mm,瓦排巷围岩变形得到显著控制,成功实现二次复用。     

房柱式采空区下部综采工作面过空巷支护研究

在房柱式工作面下部煤层采用综合机械化长壁式开采时,存在工作面顶板支承压力较大、顶板冒落规律复杂等问题,当采用缩短工作面和露天回收遗留煤柱时,长壁工作面存在过空巷的问题。结合昊达煤矿实际情况,对长壁综采工作面的支护问题进行了研究,并采用现场监测工作面液压支架工作阻力和空巷顶板下沉量来衡量空巷支护质量,确保了工作面顺利安全地通过了空巷。     

综采工作面沿空巷道小煤柱留设宽度研究

为确定山西阳煤一矿81303孤岛回采工作面沿空巷道的小煤柱留设合理宽度,通过研究不同煤柱宽度下综采工作面向前推进时煤柱体破坏变形情况,并对小煤柱沿空巷道的支护形式及煤柱的保护措施进行改善。研究表明:合理的煤柱留设宽度为9m,煤柱过窄时由于靠采空区侧的煤柱受支撑力影响易片帮、失稳,过宽则回采巷道承受压力较大,支护困难。     

北平硐矿综采工作面巷道布置及矿山压力分析

为研究采动影响下工作面支承压力的变化对巷道布置以及区段煤柱宽度的影响,基于宝源矿业公司北平硐矿工程地质条件,结合UDEC模拟还原工作面开采煤层顶板断裂、来压等现象,并对工作面支承压力分布、巷道布置、煤柱宽度和煤壁片帮等进行了分析.研究结果表明,为减少应力集中现象,应合理设置区段煤柱使回采巷道布置在支承压力减压区,从而确保煤炭的高效、安全回收.