矸石混凝土巷旁充填体材料及合理宽度研究

为了降低巷旁充填成本以及保证留巷体系的稳定,以神磊煤矿150202综采工作面为背景,以煤矸石、粉煤灰为基料制作巷旁充填体,通过正交试验、理论分析、数值模拟、现场实测等研究方法,研究充填材料的最佳配比、不同充填宽度对巷道围岩屈服应力和变形规律。结果表明:矸石充填体的最佳配比为水灰比1∶1.85,粉煤灰替代水泥率为20%,细粗骨料比35∶65,硅酸钠质量分数为6%;沿空留巷巷旁充填体宽度越大,巷道围岩的变形量和煤帮的垂直应力越低;综合对比不同宽度下围岩所受应力与围岩位移,沿空留巷巷旁充填体的合理宽度为1.2 m。

张家峁矿近水体煤层群隔水煤柱合理宽度确定

针对张家峁常家沟水库近水体煤层开采后覆岩裂隙扩展诱发透水的潜在风险,对煤层开采过程中的覆岩破坏特征及裂隙扩展规律进行了模型试验及数值模拟研究。为合理确定4^(-2)煤层的隔水煤柱宽度,基于矿山支承压力和静水压力对隔水煤柱的不同作用机理,将4^(-2)煤层隔水煤柱划分为矿压影响区和有效隔水区,分别构建了矿压影响区和有效隔水区的煤柱受力分析计算模型,推导了4^(-2)煤层矿压影响区和有效隔水区的理论宽度计算公式。在此基础上,考虑煤层开采边界角与水体下伏不同煤层矿压影响区宽度的关系,提出了“上覆煤柱宽度+矿压影响区”的水体下伏煤层群隔水煤柱宽度确定方法。结果表明:4^(-2)煤层工作面初次来压步距为45~56 m,周期来压步距为13.8~14.9 m,上覆岩层冒落带高度为12~13 m;地表最大下沉量为2.0~2.2 m,下沉系数为0.571~0.629,4^(-2)、4^(-3)、4^(-4)和5^(-2)煤层隔水煤柱的合理宽度分别为25,39,51和87 m。现场实测隔水效果验证了近水体煤柱理论留设宽度的合理性及其工程适用性,为张家峁近水体煤层群安全高效开采提供了技术保障。

龙华煤矿浅埋煤层区段煤柱合理宽度研究

为减少煤炭资源浪费,保障工作面开采期间巷道的稳定性,本文采用现场监测、数值模拟和理论分析相结合的研究手段,对龙华煤矿30203工作面区段煤柱的合理留设宽度进行研究。结果表明:30203工作面区段煤柱塑性区宽度为1.8 m,运输顺槽超前支承压力影响范围为25 m;辅运顺槽侧超前支承压力影响范围为20 m,随着工作面的推进,回采巷道顶底板移近量为50 mm,两帮位移量为5 mm。理论计算得出区段煤柱合理宽度为14.86~15.26 m;采用数值模拟验证了优化后的15 m宽区段煤柱能够满足工作面安全生产的要求,区段煤柱能够保持良好的稳定性,研究成果为类似条件矿井安全生产提供借鉴。

特厚煤层综放开采小煤柱合理宽度留设及支护技术

特厚煤层综采工作面大、受采动影响面大、矿压显现特征明显,给工作面及回采工作面围岩调控的技术应用带来了较大的挑战。在特厚煤层的开采过程中,煤柱间距是影响矿山压力调控的关键之一,如果预留的煤柱间距过大,会导致矿山压力调控较为困难,进而导致矿山压力调控失常,因此必须保证其宽度在合理范围内。基于此,以韩家洼煤业工程为例,对特厚煤层综放开采小煤柱合理宽度留设及支护技术进行了研究。

超长工作面开采下区段煤柱留设合理宽度分析

为确定超长工作面开采下区段煤柱合理留设宽度,分析超长工作面侧向支承压力在煤柱中的分布特征,利用数值模拟软件研究区段煤柱中的应力分布,并在现场区段煤柱不同深度中布置钻孔应力计,监测侧向支承压力的变化规律。结合巷道围岩稳定性综合监测分析,研究超长工作面采动影响下巷道围岩的变形破坏特征,进而优化支护参数,以保障超长工作面回采巷道的通畅与安全。研究结果表明,在11205工作面右端、11207工作面左端及其煤柱区域位置煤柱内部应力分布呈现出明显的3处应力集中,其煤柱位置的应力集中效应更为明显;增大煤柱宽度能够有效改善煤柱应力分布状态,但当煤柱宽度超过16 m后,应力变化不大。工作面开采后,11207工作面采空区顶板位移量明显增大,整体位移变为以煤柱为中心的扇形沉陷,说明煤柱对上覆岩层起到了支撑作用。根据数值计算结果,得出煤柱留设宽度在16 m煤柱较为合适;由煤柱顶底板破坏强度可知,留设16~20 m的煤柱较为合适。

新屯煤矿综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究

为对新屯煤矿14282工作面的区段煤柱宽度进行优化,通过FLAC3D数值模拟软件分析了不同煤柱宽度下的垂直应力、围岩位移及塑性区分布特征,最终确定合理的区段煤柱宽度为25 m,并对巷道支护进行了设计。现场实践结果表明,在工作面回采期间,巷道顶底板最大移近量为348 mm,两帮最大移近量为470 mm,均在允许变形范围内,满足矿井安全高效的生产需求。

不同断层倾角条件下防水煤柱合理宽度的研究

为了研究不同断层倾角条件下的防水煤柱合理宽度,本文运用摩尔库伦准则求取了突水类型的断层倾角临界值.在综合考虑了煤柱本身受矿压及水压作用后的稳定程度;以及考虑煤柱一侧开采后形成的底板导水裂隙带位置与断层以及含水层的关系的情况下,运用弹塑性极限平衡理论、流体力学、土力学理论求得了断层倾角较大和较小时的防水煤柱宽度的计算公式.在推导出的理论公式基础上,利用MATLAB工具箱编程计算出托山煤矿防水煤柱宽度应为16 m.相对于以前设计的防水煤柱宽度来说,可减少4 m宽,既保证了煤矿的安全生产,又提高了采煤回收率,对节约能源起到了重要作用.

房柱法深部开采人工矿柱合理宽度设计

针对埋藏深度较大,走向较短的水平或缓倾斜贵重金属矿体,通常采用胶结充填人工矿柱代替原生矿柱的房柱法开采.通过对胶结充填人工矿柱的力学性能分析,了解其受力变化特征.根据普氏理论计算塑性区内岩层重量,运用胶结充填人工矿柱强度理论,计算胶结充填人工矿柱合理宽度,对采矿设计和生产实际具有指导意义.

深部复合顶板下沿空留巷巷旁充填体合理宽度研究

以顾桥矿埋深740m的1115(1)工作面为研究背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法探究了深部复合顶板条件下的充填体合理宽度。结果表明:当复合顶板岩性较软时,直接顶会大面积破碎并有较大的下沉量,故顶板处要强化支护以维护其完整性。同时,当充填体宽度在2.5m左右时,围岩所受应力与围岩位移都得到了最优化,并在实际生产中取得了成功应用,使巷道的最大收缩率在24.7%左右,满足安全生产要求。这说明此方法确定的充填体宽度合理,对沿空留巷实践具有一定的指导意义。

浅埋煤层大采高区段煤柱合理宽度留设研究

以陕北某浅埋煤矿工作面5-2煤为对象,研究浅埋煤层大采高综采工作面区段煤柱的合理宽度问题。通过弹塑性极限平衡理论方法以及FLAC数值方法进行分析,提出5-2煤合理的区段煤柱留设尺寸为16 m。工程实践表明,巷道的顶、底板变形量最大为36.2 mm,两帮移近量最大为38.2 mm,保证了工作面的安全回采。

断层影响下防水煤柱留设合理宽度研究

为了确定回采过断层时防水煤柱的宽度,从矿压作用、构造作用以及水力劈裂作用角度,分别推导出工作面采动对岩层的破坏深度公式。从煤壁突水以及底板突水2种突水通道分析断层影响下防水煤柱的留设宽度,最后推导出采场断层防水煤柱留设的计算公式,并通过算例验证其准确性。

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。

断层保护煤柱合理宽度及工作面合理宽度数值模拟研究

结合某矿井实际地质条件,运用数值模拟软件FLAC3D建立含断层的数值计算模型,分析研究了在不同宽度的断层保护煤柱和不同宽度的工作面相互组合条件下的围岩的塑性破坏情况。当煤柱宽度为60 m时,随着工作面宽度的增加,围岩塑性破坏区一直增大,在靠近断层一侧的顶板岩层塑性破坏较明显,这主要是由于断层周围的岩石比较破碎,围岩强度较低造成的。根据研究结果,确定断层保护煤柱的合理宽度为60 m,工作面的合理宽度为75 m,为断层周围煤层的安全回采提供了一定的科学依据。

浅埋厚煤层分层开采保护煤柱合理宽度研究

为了确定浅埋厚煤层分层开采保护煤柱的合理宽度以及获知影响煤柱宽度留设的主要因素,采用弹塑性极限平衡理论分析煤层埋藏深度、煤层厚度、煤层倾角、煤的硬度、巷道断面大小和支护阻力等对保护煤柱合理宽度留设的影响;并利用相似材料模拟试验确定活鸡兔矿井1-2煤层的保护煤柱的最终合理宽度。结果表明煤柱稳定的基本条件是弹性核的宽度应不小于煤柱高度(即采高)的2倍;煤柱宽度的合理留设及采空和巷道侧对煤柱实施有效的支撑作用是保证煤柱及巷道围岩稳定的关键;活鸡兔矿井首采区上分层保护煤柱的宽度为20 m,下分层保护煤柱的宽度定为12 m时,能有效控制煤柱的总变形量。

连拱隧道中墙稳定性及合理宽度研究

沪蓉西高速公路分岔连拱隧道中墙结构的稳定性及合理宽度确定是设计施工中的首要问题。针对连拱隧道设计采用的整体式直中墙和复合式曲中墙2种结构,建立了不同的三维数值模型,采用三维弹塑性损伤有限元分别进行了研究。分析了不同埋深、不同中墙宽度情况下连拱隧道的稳定性及中墙变形受力情况、损伤区和屈服区分布。研究表明2种中墙内的损伤区和塑性区主要分布在中墙上部和底部,并随埋深增大和中墙宽度减小而增大,该部位是薄弱部位,应重点加固,相同条件下直中墙的受力和稳定性比曲中墙好,设计中应该优先选用直中墙。最后建立了中墙完好宽度与埋深和中墙宽度的多元线性回归预测模型,该模型可以根据埋深和中墙宽度预测中墙的完好宽度,从而确定中墙合理宽度。

大型综放工作面沿空巷道窄煤柱合理宽度确定

沿空巷道煤柱破坏失稳是典型的不连续现象。在煤柱系统力学简化模型基础上,应用突变理论方法得出了煤柱系统的尖点突变模型,进而推出了煤柱失稳破坏的临界宽度理论公式。研究结果表明:煤柱临界宽度与埋深、煤柱高度、巷道宽度、应力集中系数、侧压系数、煤层界面内摩擦角和黏聚力及煤帮支护阻力等因素密切相关。在煤柱临界失稳宽度的基础上,引入安全系数来确定窄煤柱的合理宽度。最后,经过工程实例应用,验证了该研究手段的可行性。

基于偏应力第三不变量的窄煤柱合理宽度确定

为解决王家岭矿20103运输平巷窄煤柱合理宽度留设问题,提出了以偏应力张量第三不变量J_3为指标的研究方法。偏应力张量第三不变量表征了介质点应变行为,通过数值模拟手段进行围岩J_3来确定最优煤柱宽度问题。柱宽方案对比得出,8 m柱宽时,巷道实体煤区顶板围岩为低强度压缩应变状态,煤柱区顶板围岩为平面应变或低强度的拉伸应变状态,最终确定20103运输平巷合理的窄煤柱宽度为8 m。数值模拟和现场应用表明:剧烈综放采动影响下,8 m的窄煤柱仍存在有2~3 m的弹性核;现场未发现窄煤柱失稳现象且巷道服务状况好。

分阶段施工合成箱梁湿接缝的合理宽度分析

以广东省某分阶段施工合成箱梁桥为工程背景,通过改变翼缘板的宽度,计算预制主梁在张拉预应力时的稳定安全系数、跨中截面上下缘应力控制值,以及吊装就位时的安全系数.结果表明,主梁张拉时的主梁翼缘板宽度应大于1.20 m,即相应湿接缝的宽度应小于0.98 m;而主梁吊装时,应尽量保持吊绳竖直,相应湿接缝的宽度应小于等于0.98 m.最后,通过对试验模型进行张拉并进行有限元分析表明,跨中截面侧向位移和上拱值的有限元计算值均与实测值相接近,分别只有相差9.5%和2.9%.

不整合地层下开采防水煤柱合理宽度的研究

开采煤层与富含水的第四系呈角度不整合接触。煤层开采时,为防止覆岩导水裂隙带在侧面与第四系连通,需留设一定宽度的横向防水煤柱。用数值模拟方法对防水煤柱留设宽度取经验值时,导水裂隙带的发育特征进行了分析。数值结果表明,经验值留设宽度下,导水裂隙带已经在侧面方向与不整合面接触。假设工作面两侧导水裂隙带的形状为半圆弧,对竖向防水煤柱的经验公式进行修正,提出横向防水煤柱留设宽度的计算公式,为不整合地层下开采横向防水煤柱的留设提供了依据。在计算出的横向防水煤柱留设宽度下,通过控制工作面宽度,使导水裂隙带在竖直方向上不与第四系连通。

综采沿空留巷充填墙体合理宽度的数值模拟研究

文章利用FLAC数值模拟软件对采用锚杆支护的综采工作面回采巷道进行了数值模拟,详细分析了不同充填墙体宽度时沿空留巷的效果,从而得出沿空留巷充填墙体存在一个合理的宽度,当充填墙体达到这一合理宽度时,可以有效控制巷道围岩变形。