动压下底板大巷围岩应力分析及合理停采线研究

运用FLAC数值模拟软件,对采动压力影响下的底板大巷围岩建立数值分析模型,模拟分析了在采动过程中煤层底板围岩应力分布特征、应力运移规律及巷道变形特征,初步探讨了保护煤柱的合理留设,并得出了引起巷道围岩变形的机理.     

采动影响下底板岩层应力分布特征研究

受采动影响,围岩和附近煤柱应力集中,导致应力重新分布,底板岩层应力也会受到影响,致使底板应力和位移发生改变,从而对下组煤以及底板下的巷道造成影响。利用FLAC2D软件对凤凰山矿9号煤层开采后,单侧和双侧采空留设不同煤柱宽度的情况下,底板所受的应力分布特征进行了模拟分析,对于合理布置15号煤层巷道和选择有关参数具有指导意义。     

煤柱下煤层巷道围岩变形破坏机理

针对寨崖底矿煤柱下回采巷道失稳问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测等方法,分析了寨崖底矿煤柱下煤层巷道的破坏机理。得出了上煤层工作面回采后,遗留煤柱底板应力分布规律。发现煤柱下煤层高应力集中区围岩受工作面采动动载高应力扰动出现垂直应力峰值增大、应力集中区范围增加、非对称应力场,是此类巷道大变形破坏的根本原因,且预测采动影响范围为工作面前方60 m至后方130 m。     

深井动压巷道群围岩应力分析及煤柱留设研究

为了深入研究深井动压巷道群及其硐室围岩应力分布及其变形破坏特征,基于采动支承应力在煤层底板及前方的传递规律,采用FLAC数值模拟软件对不同开采条件下深部集中动压巷道围岩进行了模拟分析,结果表明深部集中巷道群在单侧工作面开采保留80m煤柱时,受采动影响不大.而两侧先后回采后,巷道群位于开采形成的孤岛煤柱内,受集中采动应力叠加影响,应力集中系数增大,巷道破坏程度加强,同时岩性的不同对巷道稳定性也有很大的影响.对于未采工作面提出了合理的煤柱尺寸,成功的指导了工程实践,为类似条件下的巷道群围岩控制和提高煤炭回收率具有借鉴和指导意义.     

动压影响下底板大巷围岩应力分析及其控制研究

运用FLAC数值模拟软件,对采动压力影响下的底板大巷围岩建立数值分析模型,模拟分析了煤层底板围岩应力分布及其在采动过程中应力变化规律,及其对底板大巷围岩变形的影响,初步探讨了保护煤柱的合理留设,并分析了引起巷道围岩变形的机理,提出了控制巷道变形的钻孔爆破卸压技术。     

近距离煤层群采空区下回采巷道合理布置研究

近距离煤层群下行开采中,上位煤层开后造成下位煤层采场围岩力学环境发生改变,回采巷道的合理布置是下位煤层安全高效开采的关键。因此,本文以甘沟煤矿为工程背景,采用理论分析、数值计算、现场实测等手段,对上位煤层开采后,残留煤柱对底板影响进行分析。研究结果表明:利用滑移线理论确定B4-2号煤层开采后对底板影响的最大深度为18.7 m,选取内错式布置,内错距不小于6.03 m;采用UDEC数值模拟软件对B4-2煤层的残留煤柱下方底板应力分布规律分析,得到煤柱影响下的底板应力演化特征,煤层开采后残留煤柱造成底板破坏深度达20 m左右,理论部分计算符合;通过对不同内错距下塑性区域分布进行分析,得到内错距为15 m时,对下位煤层的影响最小。     

基于三铰斜拱的不同宽度区段煤柱下底板应力变化规律研究

为获取上保护层充分采动后,区段煤柱影响下的上覆岩层结构及底板应力传递规律,基于三铰斜拱理论推导了合理拱轴线方程;数值模拟了不同宽度区段煤柱的保护层底板应力分布规律;基于三铰斜拱和弹性力学理论2种方法得到了保护层底板应力分布的解析解,并通过现场实测验证。研究表明：三铰斜拱形态参数与留设煤柱宽度、煤层开采高度、采空区卸压宽度等动态相关;当煤柱宽度大于15 m时,采空区底板重新压实区将产生三铰斜拱结构引起的附加应力,并且应力极值点随煤柱宽度增加而向采空区中心移动。现场试验得出被保护层回采巷道应内错布置,合理错距为10～20 m。     

近距离煤层群叠加开采采动应力-裂隙动态演化特征实验研究

围岩应力、裂隙分布特征是影响突出危险煤层瓦斯抽采效果的重要因素,为优化突出危险煤层群瓦斯预抽方案,以沙曲煤矿近距离煤层群开采为背景,采用相似模拟实验研究了保护层与被保护层双重采动影响下围岩应力-裂隙分布与演化特征。结果表明：3+4号煤初采时,叠加采动的影响下,顶底板卸压程度较一次采动影响时高,但高卸压程度阶段持续长度减少,约105 m,底板最大应力降低值可达12 MPa,是保护层开采时最大应力降低值的1.5倍;进入正常推进阶段,仅距采空区两侧煤壁一定范围L内仍保持较高裂隙发育和应力降低程度,且较保护层开采时L值减小,20~30 m,采空区中部覆岩裂隙再次闭合,围岩应力出现恢复现象;工作面推进距离一定条件下,双重采动影响下顶底板卸压程度及裂隙发育程度较一次采动影响下明显升高;被保护层开采时,3+4号煤同2号煤之间岩层破碎程度最高,裂隙最为发育,覆岩裂隙发育程度随工作面推进距离增加而升高,由于形成稳定顶板结构的随机性,覆岩裂隙频数程台阶式增长。最后将研究结果应用于沙曲煤矿高瓦斯煤层群开采时瓦斯抽采钻孔的布置设计,取得较好的抽采效果。     

浅析近距离煤层巷道的布置与支护

<正>近距离跨采对巷道围岩稳定性影响分析煤柱上支承压力分布是开采影响岩层相互作用的结果,是开采引起集中应力在煤层与直接顶界面上的直接反映。近距离跨采巷道围岩位移受开采引起的整体位移场影响较大,而不单纯决定于煤柱侧支承压力的作用。留设保护煤柱时,底板岩巷应位于集中应力区的外侧或跨采时工作面应推过足够距离,使巷道靠近采空区应力恢复区的下方。围岩应力演化具有以下特点:由于开采引起上     

不同采留比条带开采底板应力特征研究

为了预测条带开采工作面底板突水和煤柱尺寸合理留设情况,建立了底板应力计算模型,并以淄博矿区埠村煤矿为例,应用解析法对条带开采条件下煤柱底板岩层应力应变规律的分布进行研究,改进了开采方案,结果表明:不同采留比条件下煤层底板采动变形破坏程度存在明显差异,采20 m留20 m的开采工艺较安全,回采率可提高7%。     

综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究

为了合理确定兑镇煤矿工作面区段间的煤柱宽度,在保证巷道支护稳定前提条件下,减小煤柱宽度,提高煤炭采出率,通过对现场采集的煤层及顶底板煤岩样进行了煤岩体的物理力学参数测试,采用FLAC3D数值分析软件,建立了工作面回采过程中不同宽度区段煤柱的力学模型,对比分析了3种不同煤柱宽度时围岩应力、变形及塑性区分布规律的差异。结果表明：16 m宽的煤柱可以较好地减小工作面推进过程中煤体的应力集中程度、塑性区范围及侧向位移,减少煤柱宽度,最终确定了区段煤柱合理的宽度为16 m,工作面实现安全回采。     

近距离突出煤层群上保护层开采瓦斯治理技术

结合青东煤矿上保护层开采条件,采用FLAC3D软件模拟了上保护层开采底板卸压规律。研究结果表明:被保护煤层卸压瓦斯涌出率为30.0%～36.5%;上保护层开采后被保护煤层原始地应力由10.5～10.8 MPa降低为1.0～1.5 MPa;被保护煤层初始卸压位置为工作面回采至40～50m。根据研究结果制定了顶板岩巷穿层钻孔、顺层预抽、顶板高抽巷、上隅角埋管及上保护层回风巷下向穿层增裂钻孔的立体瓦斯治理技术。工程应用表明,卸压瓦斯占工作面瓦斯涌出总量的86.8%,被保护煤层瓦斯涌出率为30.4%,被保护煤层初始卸压位置为工作面回采至40 m位置。     

刀柱遗煤下综放开采数值模拟分析

以白家庄矿9#煤层39713工作面开采技术条件为基础,运用数值模拟软件FLAC3D建立数值模型,对刀柱遗煤下的开采工作面和巷道围岩宏观力学场进行系统分析和研究,获得了包括工作面煤层及周围岩体在内的三维力学场分布、破坏场特征和位移变化规律,揭示了刀柱遗煤下综放工作面的力学场分布规律及变化特征。     

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。     

极近距离煤层采空区下工作面两巷合理位置确定

为合理布置霍洛湾煤矿极近距离煤层下分层工作面两巷位置,采用弹塑性力学理论计算了上分层工作面开采底板最大屈服深度,得出了底板破坏深度为8．29m,应用FLAC叫数值模拟软件分析了上分层工作面开采对底板的影响,通过对邻近工作面开采过程及巷道掘进的模拟,得出了底板损伤过程及其内部应力变化,确定出下分层22104工作面两巷距上分层22102工作面回风巷水平距离分别为85和300m,并进行了巷道变形实测,在观测区域未出现较为明显的巷道变形破坏。结果表明,利用底板破坏深度及采空区下低应力区等结论确定下分层工作面两巷的合理布置方式是可行的.     

近距离采空区下大采高综采面矿压演化规律研究

 为了研究近距离煤层上覆煤层已采对下覆煤层开采时支承压力的影响,基于潘二煤矿18516工作面矿压实测结果,运用FLAC3D大型非线性三维数值模拟软件,从围岩应力场分布角度对上覆已采煤层对18516工作面作用机理进行了分析。结果表明,煤柱下支架来压时最大循环末阻力大于采空区下支架载荷。煤柱下部周期来压时最大循环末阻力小于初次来压时的载荷;采空区下,周期来压时最大循环末阻力略小于初次来压时的载荷,相差不大。采空区影响区域,6煤采空区上方应力呈“鞍”形等值线分布,煤柱影响区域,6煤采空区上方应力呈“拱”形等值线分布。煤柱下的支承压力应力集中系数达到4.6～4.67,是采空区下方应力集中系数的3.5倍,受煤柱高支承压力的影响,工作面开采此位置时的危险程度较高,更易产生片帮、漏顶现象。     

采动应力叠加影响下区段煤柱合理宽度研究

针对崔家寨矿5#煤层具体开采条件,根据三维应力状态下煤(岩)体的极限平衡理论,推导煤柱两侧不同采动影响极限平衡区宽度计算公式,得出合理煤柱宽度理论值。继而采用FLAC3D模拟软件分析不同宽度煤柱受力状况及其倾斜方向上的应力场特征。数值模拟与理论计算结果综合对比,确定了适合崔家寨矿5#煤层条件的合理煤柱尺寸为6～7 m。研究结果为复杂应力条件下煤柱宽度的合理留设、巷道围岩稳定性控制等提供了参考。     

煤柱宽度对综放工作面巷道位移的影响规律

应用现场实测和计算机数值模拟(FLAC3D)方法,研究调整并分析了不同煤柱宽度条件下,综放回采巷道围岩位移分布特征及其变化规律.研究结果表明,护巷煤柱的宽度不同,综放工作面巷道位移变形有很大差异,巷道围岩移动具有明显的采动影响近场效应;在一定的护巷煤柱宽度范围内,并非煤柱越宽越稳定,或在极窄小煤柱护巷条件下,将巷道布置在采空区边缘低应力区就有利于维护;合理的支护方式应能控制巷道呆动影响剧烈阶段的围岩变形,支护设计应从载荷控制向变形控制转变.     

大采高长工作面主撤巷道合理布置研究

为了确定寺河矿4301大采高长工作面主撤巷道的合理位置,减少煤柱损失,通过研究工作面超前支承压力分布规律,探讨合理的煤柱留设宽度,进而确定主撤巷道的位置。采用现场观测和数值模拟相结合的方法研究工作面超前支承压力的分布规律,研究表明：工作面末采阶段,工作面超前支承压力峰值位置保持在距工作面8～10 m处,影响范围约50 m,剧烈影响范围约为20 m;合理的煤柱留设宽度应为35～45 m,即主撤巷道应布置在距盘区集中巷35～45 m处,既保证了主撤巷道的稳定,同时也减少了煤炭资源的损失。