呼吉尔特矿区大采高工作面采空区侧向支承压力演化过程实测研究

为研究呼吉尔特矿区大采高工作面采空区侧向支承压力演化过程,以门克庆煤矿3102工作面为工程背景,利用3102工作面布置“两进一回”的辅助运输巷,提前在辅助运输巷布置不同深度的煤体应力计测点进行实时监测,通过连续一年的监测分析得出:工作面回采后采空区侧向60m范围内侧向支承压力均出现不同程度的起伏变化,走向侧方向宽煤柱内滞后工作面约1100m、辅运巷实体煤侧滞后工作面880m后应力趋于稳定,得出采空区侧向应力演化时间长达7个月;宽煤柱内及辅助运输巷帮部受力演化在走向上呈现出超前应力未影响(应力平稳)阶段、回采扰动(应力上升)阶段、塑性演化(应力下降)阶段、近场顶板垮落(应力持续上升)阶段以及应力稳定(应力平稳)阶段5个阶段;倾向上呈现煤柱内侧塑性区、煤柱弹性区、煤柱外侧塑性区、辅运巷外侧弹性区4个区间。研究结论为呼吉尔特矿区大采高工作面在临空巷道掘进时机的确定、煤柱宽度的优化、临空巷道矿压控制等关键问题具有重要意义。

基于侧向支承压力分布规律的巷帮支护技术研究

以目标矿9202工作面的地质资料为背景,运用理论分析、现场监测等手段对工作面煤柱帮的应力场分布、基本顶破断特性进行了系统研究,得出结论如下:构建了内外应力场、基本顶断裂位置、钻屑量分布规律相统一的理论模型;通过现场实测钻孔钻进过程中钻屑量的两个低值区分别为1~2 m段、4~7 m段,高值区分别为2~4 m段、7~10 m段,基本顶破断位置位于7 m位置;基于锚杆内外应力场的分布规律,提出了煤帮补强支护设计方案,在整个监测周期内两帮累计移近量为1 200 mm,巷道变形整体可控,新支护体系适应性较强。

采空区侧向支承压力演化及微震活动全过程实测研究

为获取工作面回采过程中采空区侧向支承压力演化及微震活动全过程特征,利用双巷布置工作面外圈巷道布置煤层应力及微震监测装置,通过连续6个月监测分析发现:工作面回采后,采空区侧向53 m范围内煤层垂直应力不同程度调整,直至工作面后方300 m趋于稳定;采空区侧向煤层垂直应力走向上呈现出5个阶段性特征,在倾向上呈现5个区间性特征,基于实测数据得出了各阶段、各区间内煤层垂直应力及弹塑性演化规律。采空区周围微震分布呈现反"C"型,采空区边缘微震活动持续时间显著大于中部。背斜构造区采空区边缘顶板岩块更易铰接成稳定结构,出现滞后型动载荷。采空区侧向覆岩结构构成及活动性与前方差异明显,并导致了两个方向上的支承压力特征差异。将研究结论应用于煤柱宽度的优化、临空巷道掘进时机的确定、留巷动力灾害危险区域划定等。

特厚煤层综放工作面侧向支承压力分布研究

为解决塔山矿区段煤柱造成资源浪费严重、巷道矿压显现强烈等问题,采用相似模拟的方法对特厚煤层综放工作面回采后侧向支承压力分布特征进行研究,为塔山矿沿空掘巷煤柱留宽度优化设计提供理论依据。结果表明:塔山矿8206工作面煤体侧向支承压力影响范围为60~70 m,其应力降低区范围为11 m,应力峰值为41 MPa,位于煤壁内30 m处,应力集中系数为3.3;侧向支承压力影响范围为60~70 m。相似模拟结果与极限平衡理论计算结果、现场微震监测结果一致,从而得出当煤柱宽度小于6 m时巷道处在应力降低区内,即区间煤柱宽度为6 m。

近距离下煤层综采工作面侧向支承压力分布研究

为确定木瓜煤矿近距离下煤层综采工作面区段煤柱的合理宽度,基于矿山压力与岩层控制理论,建立了侧向岩层断裂的三角块结构力学模型,计算出基本顶沿工作面推进方向断裂长度和沿侧向断裂跨度均为11.9 m,三角块结构在煤体中的断裂位置为11.5 m;同时应用数值模拟的方法,建立采场三维力学模型,得出随采场推进巷道侧向支承压力峰值为20 MPa、应力集中系数最大为2.55、塑性区范围为10 m左右。经现场检验,区段煤柱的合理宽度为16～18 m时,回采巷道受综采工作面采动影响较小。

特厚煤层综放工作面端部结构及侧向支承压力演化机理

为揭示特厚煤层综放工作面侧向支承压力演化机理,以塔山矿8206工作面为工程背景,通过相似材料试验、数值模拟及理论力学分析,建立采空区端部覆岩运动模型,对采空区稳定前后端部结构特征及侧向支承压力演化规律进行研究。结果表明:采空区稳定前低位关键层以悬臂梁结构存在,高位关键层形成砌体梁结构,侧向支承压力峰值达41.6 MPa,影响范围68 m;采空区稳定后,低位关键层悬臂梁结构破断,实体煤侧断裂贯通形成三角形滑移区,侧向支承压力峰值降低至32.09 MPa,但影响范围增加至99 m;悬臂梁破断后块体的稳定性主要取决于破断块体的高长比、破断角以及摩擦面之间的摩擦因数;三角形滑移区破断稳定后部分载荷转移至采空区是侧向支承压力降低的根本原因,但受稳定前高侧向支承压力的影响,煤体塑性区范围扩大,致使稳定后侧向支承压力影响范围增大。

综放工作面侧向支承压力分布研究

布尔台煤矿42#煤层采用综放开采技术,工作面区段间留设25~30 m的宽煤柱,造成资源浪费。为节约煤炭资源,消除由于煤柱引起的灾害,决定采用沿空留巷方式。为掌握采空区侧向支承压力分布对沿空巷道的影响,通过理论分析建立沿空巷道围岩结构力学模型,确定了沿空巷道位置处的应力值。

深井综放工作面侧向支承压力分布及冲击危险性评价

为得到深井综放工作面侧向支承压力分布特征和评价邻近区域冲击危险性,采用钻孔、地震CT等方法对某矿1300采空区侧向支承压力分布进行了探测,结合应力对冲击地压的控制作用,对距该采空区80 m处的1301运输巷冲击危险性进行了评价,并通过工程案例对探测与评价结果进行了验证。结果表明,1300采空区侧向支承压力影响范围为155 m,低应力区宽度小于20 m,1301运输巷具有强冲击危险,采空区侧向支承压力演化的滞后性易造成邻近区域发生滞后性冲击地压。研究结果揭示了深井综放工作面邻近区域发生冲击地压的原因,为邻近区域冲击地压防治提供了基础。

特厚煤层综放面侧向支承压力分布的采厚效应

为解决同煤塔山矿区段宽煤柱造成的资源严重浪费、回采巷道矿压显现强烈等问题,采用极限平衡理论分析并运用CDEM数值模拟软件,对特厚煤层综放面侧向支承压力分布与釆厚间的关系及8206工作面侧向支承压力分布进行研究,为沿空掘巷小煤柱留设宽度提供理论依据。

缓倾斜煤层开采侧向支承压力分布特征模拟研究

为全面了解缓倾斜煤层开采后围岩应力分布规律,运用相似材料模拟方法。以某矿综采工作面的实际工程地质情况为依据,分析了采场两侧向的支承压力分布情况及应力集中程度、应力峰值距煤壁的距离、支承压力的影响范围等方面,为该矿采区巷道的合理位置布置提供参考价值。

回采巷道侧向支承压力对工作面前方支承压力峰值和塑性区宽度的影响

为分析回采巷道侧向支承压力对于工作面前方支承压力峰值和塑性区宽度的影响,在地基梁模型的基础上引入巷道侧向支承压力的应力集中系数k,推导出考虑了巷道侧向支承压力的顶板位移曲线,通过该曲线可计算工作面前方矿体的支承压力以及塑性区宽度。通过相应的工程实例进行试算,结果表明:在计算工作面前方的塑性区宽度和支承压力峰值时,若不考虑回采巷道侧向支承压力的影响,会导致计算结果偏低,其结果不符合实际情况。此外,工作面前方的峰值支承压力并非随回采巷道侧向支承压力的增大而呈线性增大,因而在计算工作面前方的峰值支承压力时,不能将工作面的前支承压力和回采巷道的侧支承压力先分开计算后再进行简单叠加。

近距离煤层开采侧向支承压力分布的相似模拟试验研究

采用相似模拟的方法,以平顶山八矿己二采区己15和己16-17煤层实际地质资料为基础,分析了近距离煤层上煤层开采时,在上煤层采场两侧向的支承压力分布及集中程度、峰值距煤壁的距离、支承压力的影响范围;一定范围内底板中集中应力的传递及渐衰减特征.研究了上煤层开采后下煤层开采过程中,采煤工作面两侧应力降低区范围、峰值应力的位置、应力集中的程度以及与上煤层开采时的对比关系.作者认为,下煤层开采后上覆顶板岩层受到二次扰动,其破坏移动主要是沿原有破裂面滑移,由于剪胀的作用,上覆岩层能够形成面接触的覆岩基本结构特征.根据模拟结果得出:特定开采条件下,上部或下部不同煤层采煤工作面侧向卸压区范围.该结果对区段巷道布置有一定的参考价值.

大采高综采工作面侧向支承压力分布规律研究

针对枣泉煤矿大采高综采工作面辅助运输巷受工作面采动压力影响,导致巷道底鼓、两帮收缩的巷道不稳定难题,利用应力测试方法,对大采高综采工作面采动侧向支承压力进行现场实测,根据实测数据总结出了大采高综采工作面侧向支承压力的分布规律,并通过工业试验验证了分布规律的正确性,据此找出了一条解决高地应力大采高综采工作面合理煤柱留设和掘进的方法。

不同采高影响下工作面侧向支承压力分布规律研究

针对综采面巷道的布置位置以及沿空掘巷煤柱的合理留设与围岩支护设计等问题,以山西煤运集团和顺益德煤矿为工程背景,采用极限平衡理论计算与FLAC3D数值模拟相互结合、互相验证的方法,研究了综采工作面一次采全高过程中采高对工作面侧向支承压力峰值大小及峰值位置距巷帮距离的影响。研究表明:随着采高的增大,工作面侧向支承压力峰值呈现减小的趋势,在不考虑开采扰动系数的情况下,峰值位置距巷帮距离与采高基本呈线性正比关系。由于开采扰动系数的影响,数值模拟与理论计算的差异得到了合理的解释,并反向验证了理论计算与数值模拟结果的准确性,对实际工作面巷道的布置位置以及沿空掘巷煤柱的合理留设与围岩支护设计提供参考依据。

软厚泥岩顶板回采面侧向支承压力分布规律研究

采用现场实测和数值模拟相结合的方法对某矿W3212工作面回风平巷巷帮煤体中支承压力分布规律进行研究。实测结果分析表明：软厚泥岩顶板工作面巷帮煤体侧向支承压力峰值位置到巷帮的距离比一般工作面小，约为10m，4．0～16．0m为应力增高区，17．5～25．5m范围岩体已进入原岩应力区；数值模拟研究结果表明：巷帮煤体中侧向支承压力峰值达到34．3MPa，应力集中系数为2．28，峰值处于距离巷帮11m位置，直接顶和老顶支承压力峰值分别处于距离巷帮13m和18m位置。

缓倾斜煤层开采侧向支承压力分布特征模拟研究

为全面了解缓倾斜煤层开采后围岩应力分布规律,运用相似材料模拟法,以某矿综采工作面的实际工程地质情况为依据,分析了采场两侧向的支承压力分布情况及应力集中程度、应力峰值距煤壁的距离、支承压力的影响范围等因素,为该矿采区巷道的合理位置布置提供参考价值。

孤岛工作面侧向支承压力分布规律研究

为研究孤岛综放工作面动态支承压力分布特征,以更好地对余吾煤业矿井综放工作面围岩稳定性和顶煤冒放性进行控制,通过对孤岛工作面弹塑性变形区及垂直应力分布特征进行分析,确定了工作面侧向动态支承压力的极限平衡计算模型,计算得到S1205孤岛工作面两侧煤体动态支承压力峰值距离煤壁边缘约为7.3m,支承压力影响范围约为31.6m。

深部综采面侧向支承压力监测研究

为了获得回采期间厚煤层综放工作面侧向支承压力分布情况,基于回采工作面矿山压力理论,通过在回采工作面轨道顺槽外侧煤体中布置钻孔应力计,对回采期间及顶板垮落后巷帮受力进行监测,进而摸清工作面侧向支承压力的分布规律,为工作面区段煤柱留设提供依据。

93_上01侧向支承压力显现规律

通过对93_上01工作面矿压观测。

深井膏体充填开采支承压力与采空区应力分布规律研究

随着煤炭开采强度增高,采空区上覆岩层运动导致矿山灾害频发,膏体充填作为阻碍上覆岩层运动的重要措施,研究膏体充填对工作面开采覆岩运动规律的影响对矿山安全生产至关重要。为明确膏体充填效果,通过安装应力计获取超前支承压力、侧向支承压力、膏体应力等相关信息。监测结果表明,超前支承压力的扰动过程可分为初始影响及显著影响2个阶段;超前工作面时,侧向22 m外的煤体基本不受侧向支承压力影响;深入采空区后,侧向支承压力影响范围约为20 m;膏体的应力变化大致分为快速增长及稳定增长2个阶段,采空区顶板与膏体初期接触导致应力快速增加,当顶板运动结束后,膏体应力保持稳定。