西冯街煤矿条带开采方案设计及可行性研究

针对西冯街煤矿5盘区地表建筑物密集,村庄下压煤量大等问题,通过理论计算、数值模拟、概率积分法对其条带开采方案进行设计,并进行可行性论证。结果表明,5盘区条带开采工作面设计采宽为58.5m、煤柱留设宽度为39m时,工作面回采率为60%,煤柱核区率超过65%,能够保持自身稳定并支撑顶板压力;回采后地表最大下沉量为176mm,倾斜变形为1.17mm/m,曲率变形为0.12×10-3/m,水平变形为0.58mm/m。     

建筑物下压煤条带煤柱支护设计

以某矿建筑物群下压煤条带开采区为工程背景,对原条带开采设计进行了优化,提出了缩小留设条带煤柱,并对留设煤柱进行锚杆和巷柱的联合加固技术方法——巷柱式联合加固留设煤柱条带开采技术,并给出了锚杆和巷柱的有关设计参数。     

东马驹村下条带开采的采留宽度分析

通过对鹤壁三矿东马驹河村下条带开采采留宽度分析,采用多种方法相互比较校核,确定其采留宽度分别为50 m和60 m时,煤柱的安全系数及煤炭采出率为最佳.对条带开采引起的地表移动与变形进行预计,表明地表移动与变形最大值对东马驹河村村庄影响未超过Ⅰ级损害,对民房及其生活设施安全使用影响不大.     

基于地表沉陷控制的巨厚松散层下深部条带开采优化研究

以某煤矿巨厚松散层下深部开采为研究背景,为了得到条带开采的最佳设计方法,利用数值模拟,结合现场实测资料,对条带开采的采出率和条带尺寸进行研究。利用条带开采作为巨厚松散层下深部开采地表沉陷的控制方法,必须保证留设煤柱在高地应力的条件下有足够强度,同时保证采出条带宽度不致使厚松散层发生大的压缩变形,加大地表沉陷剧烈程度。模拟结果表明,控制煤炭采出率为50%,条带宽度为80 m时的地表沉陷控制效果最佳,开采最为经济合理。研究结果可为巨厚松散层下深部条带开采方案的设计提供参考依据。     

村庄下压煤条带开采技术

以小屯矿村庄下压煤的实际条件为基础,根据条带式开采现有的相关理论,运用现场数据和经验公式预算的方法,确定采留宽度的安全范围,设计出不同煤柱采留宽度的开采方案;进而通过有限差分数值模拟分析,对各开采方案的煤柱稳定性进行数值计算,为最优方案的合理选取提供依据;并在此基础上,进行地表移动与变形的仿真预测,揭示条带开采的地表移动变形规律,指导小屯矿生产实践。     

许厂煤矿矸石置换充填开采模式研究

 针对许厂煤矿面临的村庄建筑物下压煤、矿井上下矸石大量堆积等问题,提出了在煤柱中掘进巷道并利用矸石回填以置换开采出部分条带煤柱的新技术。在条带开采后所留设得大煤柱中集中布置2条宽4.0m、高5.0m得矸石充填巷,巷间煤柱宽4.0m,利用井下产生的矸石对该巷道进行回填。通过对充填巷道围岩变形监测,测得两帮移近量最大为20mm,顶底板移近量最大为17mm;配合地表运动监测分析得出,地表下沉效果不明显,可保证地表建筑物的变形在I级变形之内。     

建筑物下开采方案优化研究

采用理论分析、数值模拟等方法，对某矿区南翼村庄下条带开采方案设计和地表沉陷规律进行了研究；在不同的开采条件下，采用概率积分法对各条带开采方案进行地表沉陷预计。研究结果确定了矿区南翼村庄下15号煤仅开采顶分层，采高为3 m，条带布置方案为采70 m留90 m煤柱。采用该方案后，地表最大下沉量为206 mm，倾斜为-1.47~1.29 mm/m，水平变形-0.4~1.0 mm/m，均小于建筑物Ⅰ级损坏标准，开采方案是安全可靠的。     

条带开采保留煤柱宽度和采出宽度与地表变形的关系

应用条带开采进行建筑物下压煤开采，除保证留设煤柱要有足够的强度和稳定性，开采宽度不超过上覆岩属所形成稳定结构(托板、平衡拱、粱等)极限宽度外，条带开采还应保证地表不出现波浪型下沉盆地．以概率密度函数法为基础，从开采沉陷的角度分析了条带开采煤柱宽度、采出宽度和地表变形的关系，得出了条带开采煤柱宽度和采出宽度的最佳匹配计算方法，对条带开采地表移动和变形控制具有一定的借鉴意义．图6，参10．     

固体充填条带开采采宽与留宽优化设计

针对南屯煤矿采用全采全充模式的固体充填开采无法控制地表沉陷的问题,分析了矿区采用固体充填条带开采的必要性,推导了充填体作用下的煤柱屈服区宽度力学计算公式,提出了顾及煤柱稳定性的留宽设计方法,并推导了采出率与地表变形的数学表达式|采用数值模拟研究了煤柱应力集中系数的变化规律,为力学模型的参数选取提供了支持。结合理论分析和数值模拟的研究成果,对固体充填条带开采的采留宽进行优化设计。研究结果表明：当矿区固体充填条带开采的采宽为53m、留宽为25m时,可较好地控制地表变形、保证煤柱的稳定性和提高资源的采出率。     

条带开采工作面煤柱合理宽度的确定

为了充分地回采"三下"煤炭资源,提高煤炭的采出率,同时又能最大限度地减少地下开采对地表沉陷的影响,对"三下"条带开采方法进行分析。采用FLAC3D数值模拟与理论计算相结合的方法,系统研究了在采宽为20 m,留设煤柱宽度分别取10、20、30、40 m时,围岩垂直应力分布和地表沉陷规律。研究结论表明,留设煤柱宽度为采宽的1.5倍左右时,地表最大下沉量为0.042 m,"三下"开采煤炭采出率达到了40%。     

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。     

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。     

厚煤层开采合理煤柱留设探讨

为了能够对厚煤层资源充分的利用,研究了采用窄煤柱护巷技术提高特厚煤层的采出率。文章以国外孟巴矿特厚煤层地质条件为背景,采用FLAC2D数值模拟软件分析了该矿不同宽度煤柱内部Y方向应力与位移分布情况,理论分析可知留小煤柱与宽煤柱对巷道起到保护的作用基本一致。在1210工作面掘进巷道中留设5m的小煤柱和30m的宽煤柱进行现场工业性实验,通过KBD5电磁辐射采集的数据分析知宽窄煤柱范围内煤柱均处于稳定状态。     

挖金湾煤矿煤柱工作面巷道布置及支护技术应用研究

为解决挖金湾煤业大巷保护煤柱回收工作面巷道布置和支护问题,设计采用“锚网索梁”联合支护方式。结果表明,回风平巷侧小煤柱合理宽度为5m,运输平巷侧保护煤柱合理宽度为30m,顶板下沉量最大为125mm,底板底鼓量最大为28mm,窄煤柱帮最大位移量约为123mm,回采帮最大位移量约为180mm,巷道断面能够满足掘进和工作面回采的要求。     

煤柱宽度对巷道围岩稳定性的影响研究

王庄煤矿91采区排水巷保护煤柱稳定性对于整个采区通风、排水、工作面安装等具有重要意义。采用物理模拟和数值模拟的方法,研究工作面回采时不同宽度保护煤柱条件下排水巷围岩位移、塑性区发育以及覆岩垮落特征。结果表明:煤柱宽度为20～40m时,排水巷受工作面影响强烈,塑性区大小随煤柱宽度的减小而增大,煤柱裂隙发育,难以满足生产要求;煤柱宽度为50～90m时,排水巷不受工作面回采影响,巷道顶板最大位移量、两帮最大位移量、塑性区大小不发生变化,顶底板和两帮的最大移近量分别为117mm和45mm。结合现场地质条件,91采区工作面开切眼距排水巷最短距离为80m,排水巷不受工作面回采的影响,能够满足整个91采区的安全高效生产要求。     

综放工作面区段煤柱合理留设研究

为合理留设某矿综放工作面的区段煤柱,保证回采巷道稳定和提高煤炭资源采出率,采用理论计算、FLAC 3D数值模拟和现场实测等综合研究方法对综放工作面区段煤柱留设进行研究。通过沿空煤体力学状态分析,得出应力极限平衡区宽度为1.77 m,应力降低区位于距巷帮侧8 m范围内,应力峰值影响区位于距巷帮侧8~45 m内,原岩应力区位于距巷帮侧45 m以远;通过理论计算与FLAC 3D数值模拟对不同区段煤柱宽度(3、5、7、10、15、20 m)的应力场和位移场特征进行分析后,确定合理的区段煤柱宽度为5 m;通过现场实际监测对上述研究成果进行了验证。结果表明,当区段煤柱宽度为5 m时,可兼顾煤炭资源回收和巷道优化布置,该区段煤柱留设方法可为类似条件下的工程实践提供依据。     

考虑煤岩体成拱效应时煤柱塑性区宽度确定

为了确定在考虑邻近采空区上覆煤岩体自重作用下煤柱最大塑性区宽度,采用理论推导、数值模拟以及现场监测三者相结合的方法,通过考虑采空区上覆煤岩体成拱效应,确定出煤柱受力,对煤柱进行弹塑性分析,得出煤柱最大塑性区宽度理论计算式;根据玉华煤矿工程条件,采用ANSYS模拟采深为500 m和600 m,采高为4、5、6、7 m的煤柱最大塑性区宽度,并对玉华煤矿2410工作面回风巷道护巷煤柱的最大塑性区进行监测。研究结果表明:在中等采高时,煤柱最大塑性区宽度的理论计算结果、数值模拟和现场监测结果一致。研究结果给出了中等采高时煤柱最大塑性区宽度的理论计算式,可为留设煤柱宽度设计提供依据。     

中厚煤层窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性研究

以恒源煤矿487工作面窄煤柱沿空掘巷为工程背景,基于该矿工程实况采用理论计算、数值模拟等手段综合确定487工作面回风巷最优护巷煤柱宽度为5m;基于数值模拟分析了487工作面回采后沿空掘巷超前段顶板、实体煤以及煤柱内围岩应力分布、围岩变形与塑形区演化特征,针对性提出了高强锚杆索组合非对称支护技术,并分析了巷道支护应力场的...     

基于条带置换开采方法的煤柱留设与充填技术研究

为了提高资源采出率,缓解煤柱常见的高应力集中现象,降低冲击地压灾害发生概率,并实现矸石不上井直接处理和地面矸石的零排放,以阳城煤矿-650 m水平大巷保护煤柱条带置换开采方法煤柱留设与充填为背景,运用理论分析方法分别对回风巷右侧保护煤柱、1307巷道保护煤柱、充填巷两帮煤柱宽度进行计算;采用FLAC^3D数值软件对不同类型煤柱宽度的多种设计方案进行应力及变形情况模拟,并以4号充填巷为例,对充填后的应力分布、塑性区范围、位移等进行数值模拟与分析。结果表明:回风巷保护煤柱和1307巷道的保护煤柱均为15 m;按照矸石充填巷4.5 m计算,储矸空间两侧煤柱的宽度至少14.8~15.8 m时才能保证有一个稳定的柱核区的存在;与4号巷开挖未充填时相比,充填后的水平应力与垂直应力影响范围减少5 m,峰值应力影响范围减少3~4 m。     

综放工作面区段煤柱合理宽度的数值模拟研究

为了有效测定厚煤层工作面的煤柱合理宽度,针对1208工作面生产地质条件,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,对合理的煤柱宽度进行了研究。通过理论计算,初步确定了区段煤柱留设25 m,运用数值模拟分析了区段煤柱内应力分布规律,在煤柱宽度在15~22 m时,应力值处于“谷底”,且处于弹性区。现场应用表明,巷道顶底板移近量最大为169 mm,两帮移近量最大为383 mm,巷道维护效果好,煤柱稳定。研究成果可为该矿后续的工作面区段煤柱尺寸留设提供借鉴。