煤柱宽度对综放回采巷道围岩力学特征影响分析

依据谢桥煤矿1151（3）综放工作面工程地质及开采技术条件,在对影响该条件回采巷道护巷煤柱宽度的因素分析基础上,应用计算机数值模拟（FLAC2D）,模拟并分析了不同煤柱宽度煤柱及巷道围岩在回采期间的应力分布及变形情况,获得了不同煤柱宽度巷道围岩在回采期间的力学特征,为综放开采回采巷道煤柱宽度的合理留设、支护参数选择、巷道围岩稳定性控制及安全生产提供理论依据。     

动压巷道煤柱载荷特征及其对围岩应力的影响

煤柱是回采巷道围岩结构的一个重要组成部分,煤柱尺寸在一定程度上决定着巷道围岩的稳定性。针对崔家寨矿E12501综采工作面具体地质及开采技术条件,运用计算机数值模拟及现场实测相结合的方法,研究不同煤柱宽度时煤柱及工作面煤体应力分布规律,获得了煤柱内部应力场及演化基本规律。研究结果表明,煤柱宽度变化对围岩应力分布及结构变化特征影响显著,巷道维护状态是工作面煤层和煤柱内应力场共同作用的结果,为区段煤柱宽度的合理留设、回采巷道合理位置的选择及围岩稳定性控制提供了依据。     

不同护巷煤柱宽度采空侧巷道支承应力分布规律

护巷煤柱宽度的不同,将引起采空侧巷道围岩侧向支承应力分布重新分布,对于回采巷道稳定性有着极大的影响。以常村矿3~#煤S6-1工作面的地质条件及工程为背景,采用UDEC数值模拟并且结合现场实际进行研究,揭示了不同护巷煤柱宽度对采空侧巷道围岩侧向支承应力分布的影响。研究表明,随着煤柱宽度的增加,支承应力峰值为先增大后减小最后趋于稳定。煤柱宽度小于20 m时,垂直应力呈三角形分布,煤柱宽度大于20 m时,垂直应力分布由三角形向梯形过渡;巷道围岩破坏情况随煤柱宽度的变化而变化。     

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。     

综放工作面回采巷道煤柱应力分析与参数优化

通过对潞安漳村煤矿 130 3综采放顶煤工作面回采巷道煤柱中的应力观测 ,分析了回采工作面采动期间煤柱应力分布规律。运用数值模拟方法 ,研究了不同煤柱宽度下巷道围岩变形和破坏特征 ,确定了比较合理的煤柱参数 ,最后介绍了应用实例     

沿空掘巷护巷煤柱宽度的研究

沿空掘巷作为煤矿回采巷道布置的一种主要技术,合理的护巷煤柱宽度是影响回采巷道围岩稳定的重要因素。基于理论分析和UDEC数值模拟,以色连二矿12404工作面为研究背景,研究了不同宽度护巷煤柱沿空掘巷掘进和后期维护应用过程中的应力场分布规律,分析了煤柱宽度对沿空巷道围岩位移变化规律和围岩塑性区分布及发育特征。研究结果表明:煤柱宽度越大,其内的应力峰值越大,但峰值区距巷道边缘越远;巷道围岩位移量在10 m煤柱时出现较大的减少量,护巷效果较为明显,综合塑性区的分布情况及煤炭资源的高回收率,确定护巷煤柱宽度为10 m。     

阳泉矿区综放沿空掘巷护巷煤柱合理宽度研究

针对目前在孤岛工作面开采时煤炭资源浪费、回采时巷道变形严重、工作面不稳定等问题,运用UDEC2D3.1模拟软件,对阳泉二矿80509综放孤岛工作面沿空侧不同宽度条件下煤柱的应力分布规律及巷道围岩的稳定性进行模拟,认定在煤柱宽度为5.5 m条件下,巷道围岩变形最优,可以满足工作面正常生产的需求。     

沿空掘巷煤柱合理宽度及支护技术研究

针对某矿2205皮带顺槽沿空掘巷煤柱留设及支护技术问题,采用数值模拟的方法计算得出相邻工作面回采后采空区侧向支承应力分布规律以及沿采空区掘巷后区段煤柱内应力重新分布规律,通过比较不同宽度煤柱巷道维护效果,确定出合理的煤柱宽度,把巷道布置在应力降低区,不仅提高了煤炭采出率,而且减小了巷道围岩压力,改善了巷道维护状况。同时针对沿空掘巷,提出了围岩强化控制技术思路。即加强顶板控制,减弱顶板压力对帮部的传递;同时加强对沿空侧帮部的加固;提高初期支护强度,采用高强锚杆、高预应力锚索,在巷道开掘初期提供较高的预应力,控制巷道初期变形。工业性试验表明,某矿2205皮带顺槽在开掘与回采期间,变形趋于稳定,巷道控制效果良好。     

豹子沟矿10203工作面运输顺槽小煤柱护巷支护技术

针对豹子沟矿10203工作面小煤柱留设及回采巷道支护问题,现场观测分析了邻近10103回采巷道顶板岩层结构及支承压力规律,得出回采巷道为煤巷,围岩强度较低,工作面存在断层,区段煤柱应取在应力降低区8～10 m处。采用FLAC^3D数值模拟了10203工作面不同小煤柱宽度时掘进及回采期间围岩变形情况,确定10203工作面留设10 m的区段煤柱。优化支护后在10203工作面回采巷道进行了应用,在新支护参数下小煤柱总体比较稳定且回采巷道变形量较小,完全满足矿井安全生产需要。     

林西矿1793工作面区段合理煤柱宽度与围岩控制技术研究

为保障林西矿1793工作面回采巷道围岩的稳定,根据工作面赋存特征,采用UDEC数值模拟软件对不同区段煤柱宽度进行了模拟分析,确定了区段煤柱的合理宽度为9 m,结合邻近工作面开采经验和模拟结果,对回采巷道支护方案进行了设计。现场试验结果表明,工作面回采期间,巷道顶底板及两帮最大移近量分别为169 mm和202 mm,保障了巷道围岩的稳定。     

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。     

综放开采合理护巷煤柱宽度研究

根据新柏矿"两软一硬"复合顶板的5#煤赋存状况,通过理论分析和数值模拟,对不同煤柱宽度时沿空掘巷系统围岩应力分布和破坏特征进行了研究,对不同煤柱宽度时的巷道系统进行了综合分析和评价,确定了相邻工作面区段沿空掘巷留设煤柱的合理宽度,对类似综放沿空掘巷煤柱合理宽度的确定具有参考价值。     

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。     

护巷煤柱合理宽度留设的理论分析与实践

护巷煤柱宽度的留设直接关系到工作面的生产安全。结合理论经验公式计算出煤柱留设理论宽度,并根据实测分析出不同煤柱宽度下支承压力分布规律,应用弹性核理论得出实际护巷煤柱宽度。通过理论计算与现场实测相结合的方法,最终得出寸草塔矿护巷煤柱的合理宽度为15 m。     

采场覆岩应力及垮高的柱宽效应三维相似模拟研究

基于采场应力分布的动态性特点,以谢桥矿1151(3)综放工作面地质和开采条件为背景,采用实验室相似材料模拟方法,研究不同煤柱宽度条件下采场覆岩应力分布和垮落特征。研究表明,不同煤柱宽度上覆岩层应力分布及垮落高度有所不同。随煤柱宽度的增大,倾向方向工作面前方应力峰值区由原来的煤体上方逐渐向煤柱上方转移,且峰值逐渐增大,工作面后方煤柱承载上覆岩层主要荷载和压力,且随煤柱宽度增大应力峰值也增大。工作面上覆岩层垮落形成由高应力束组成的应力壳,应力壳对上覆岩体的荷载和压力起主要支撑和传递作用,随着煤柱宽度的增大,应力壳的高度逐渐减小,在煤柱及煤体内形成的壳基也逐渐发生变化和转移,壳基在煤柱内从无到有,壳基的应力集中程度也逐渐增强,煤柱内单位体积的岩块承载的荷载和压力也从小到大,再由大变小。     

深井沿空掘巷煤柱合理宽度确定及支护参数优化

为了解决顾桥煤矿深部巷道小煤柱沿空掘巷的支护难题,根据顾桥煤矿1121(1)综采面回风巷的工程地质条件,采用数值模拟方法对5,8及10m三种不同宽度煤柱条件下的围岩应力分布规律进行了模拟研究。结果表明:在相同的地质及采矿条件下,8m煤柱的应力峰值最小、5m煤柱的应力峰值最大,说明该巷道合理的煤柱宽度应为8m。同时对该巷道锚索网支护进行了设计,巷道支护实践及矿压观测结果表明,1121(1)综采面回风巷采用所确定的合理煤柱宽度及锚索网支护参数,有利于保持煤柱及巷道围岩的稳定。     

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。     

冲击矿井沿空掘巷合理护巷煤柱尺寸研究

为解决冲击矿井沿空巷道煤柱合理留设的问题,结合工程实践,基于煤柱宽度对巷道围岩稳定性的影响,采用FLAC数值模拟不同宽度护巷煤柱下围岩支承压力、塑性区的演化,分析煤柱应力场变化趋势。实践表明:深井小煤柱护巷技术能够保证沿空巷道的稳定性,确保安全生产。     

掘采全过程沿空掘巷小煤柱应力分布研究

基于理论分析、FLAC3D数值模拟及现场工程实践的方法,研究了不同宽护巷煤柱沿空掘巷掘采全过程的应力场分布规律,分析了煤柱宽度对沿空掘巷煤柱和实体帮应力演化的影响。提出确定沿空掘巷合理煤柱宽度时,不仅需考虑掘巷扰动影响,还应将本工作面的超前采动影响作为一个重要影响因素。研究结果表明:仅考虑掘巷扰动影响时,沿空掘巷煤柱宽度应大于6 m,此时掘巷稳定后围岩变形量较小;当考虑超前采动影响时,煤柱增加到8 m后不仅对控制回采期间沿空掘巷两帮变形量的作用不再显著增加,反而会使顶底板变形量增大,因此合理的护巷煤柱宽度为8 m。