西部大采高工作面保护煤柱宽度优化研究

保护煤柱尺寸一直是三下开采研究的热点问题,特别是在西部大采高软弱覆岩特厚煤层开采条件下,其对地表建筑物安全的影响有待进一步研究。以榆树湾井田20119工作面为例,综合利用数值模拟和概率积分法确定了合理保护煤柱宽度,并进行现场验证。结果表明:随着煤柱宽度的减小,地表沿X方向的水平移动呈现倒“S”型趋势,沿Y方向的移动呈现倒“U”型趋势,地表的最大下沉量随煤柱宽度的减小而不断减少;结合概率积分法对保护煤柱宽度进行预计,确定优化后的煤柱宽度为180 m;对现场村庄进行实时监测,地表下沉和倾斜值均满足现场施工要求,验证了保护煤柱宽度的合理性。

区段煤柱宽度变化下工作面矿压危险性分析

区段煤柱的宽度会影响工作面矿压变化从而导致冲击危险的发生。以某煤矿工作面为研究背景,由于受到相邻的工作面的影响,该工作面回风巷道侧预留保护煤柱宽度发生变化,因此将工作面沿走向划分为小煤柱、小煤柱-集中巷和大煤柱3个区域。分别沿倾向和走向分析不同区域工作面矿压分布特征,分区分级进行危险区的划分。结果表明:3个区域中小煤柱-集中巷区域危险区分布最大,危险等级排序为小煤柱-集中巷区域>小煤柱区域>大煤柱区域。分析结果可为后续工作面卸压防控提供依据,做到精准防控,节省人力物力。

同忻煤矿窄煤柱宽度留设及围岩控制实践

针对特厚煤层综放开采沿空掘巷时,留设宽煤柱护巷造成煤炭资源丢失严重,以及围岩变形量大、煤壁片帮等问题,以同忻煤矿8311工作面5311回风巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场观测相结合的方法,对其沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的留设进行了分析。研究表明,理论分析得知留设煤柱宽度为6 m左右时可确保5311回风巷位于沿空边缘煤体支承压力降低区和煤体应力屈服区,有利于巷道围岩的稳定。基于3DEC数值模拟分析,得到留设6 m煤柱5311回风巷的稳定性以及8311工作面回采后沿空掘巷超前段顶板、实体煤帮、煤柱内围岩应力分布和塑性区演化特征。经现场应用,验证了综放开采留设窄煤柱掘巷技术的优越性和可靠性。

倾斜厚煤层综放工作面沿空掘巷窄煤柱宽度研究

针对沙吉海煤矿14E02倾斜厚煤层综放面沿空掘巷窄煤柱留设尺寸问题,采用理论分析、数值模拟及矿压实测的方法,确定了窄煤柱合理宽度,研究结果表明:基于内外应力场理论计算得出沿空掘巷窄煤柱宽度不宜大于6.42 m(上限),基于弹塑性极限平衡理论计算出窄煤柱宽度不宜小于3.96 m(下限);沿空掘巷数值模拟结果表明:4~5 m煤柱在掘进期间能够稳定,但在回采期丧失承载能力且极易引发巷道与煤柱联动性破坏,巷道维护极其困难;当煤柱宽度≥6 m时,窄煤柱在掘巷及回采期间均能形成稳定的弹性核,更利于巷道维护,窄煤柱合理宽度取6 m为宜,这与内外应力场理论计算得出的窄煤柱宽度上限值(6.42 m)基本一致,采用内外应力场理论确定沙吉海煤矿此类倾斜厚煤层综放面窄煤柱宽度较为合理;针对倾斜厚煤层综放面窄煤柱沿空掘巷破坏特点,提出了相应的围岩控制对策及支护方案。

特厚煤层回采巷道煤柱宽度及围岩控制研究

聚焦于特厚煤层回采巷道煤柱宽度及围岩控制的研究,旨在解决特厚煤层回采工程中的安全性和稳定性问题。通过分析特厚煤层回采的重要性和挑战,深入探讨合理煤柱宽度选取以及围岩控制策略,提高矿山生产效率与安全性。并分析特厚煤层特点、回采方法和技术现状,综合分析煤柱宽度与围岩控制的关系,为相关领域提供有效的指导。

大柳塔煤矿52508工作面双回撤通道区间煤柱宽度研究

为研究大柳塔煤矿52508工作面双回撤通道区间煤柱的合理宽度,基于载荷估算法将煤柱所受载荷分为煤柱宽度部分、回撤辅巷作用部分、主回撤通道作用部分覆岩载荷3个部分,并且采用极限平衡理论定量计算了煤柱可保持稳定的最小宽度为22.37 m,并基于该尺寸通过数值计算方法,定量分析了不同煤柱宽度下区间煤柱所受垂直应力和变形情况。结果表明,当煤柱宽度为26 m时,煤柱峰值应力为6.1 MPa,在形成有效支撑的前提下垂直应力达到最小,煤柱最大垂直变形、最大水平变形量分别为41、25 mm,均处于合理范围内,可有效保证煤柱稳定性。

全煤开拓大巷煤柱宽度优化模拟研究

采用数值模拟方法对煤层开拓大巷进行煤柱宽度优化研究,分析变采动应力、变煤柱宽度下大巷稳定性(应力、变形和塑性区)。结果表明,煤柱宽度小于30 m、采动应力系数≥3.0时,开拓大巷铅直应力远高于煤柱宽度40 m时。相同采动应力系数下,大巷顶板及两帮位移均随着煤柱宽度的增大而逐渐减小,且采动应力系数越大减小量越大。采动应力系数≤2.5时,各煤柱宽度下大巷的顶板及两帮位移变化不大;采动应力系数>2.5时,大巷顶板及两帮位移在煤柱宽度40 m以后变化较小,即大巷间煤柱宽度40 m时相互影响较小。采动应力系数≤1.5时,围岩体的塑性区均处于锚杆锚索支护范围内;采动应力系数≥2.5时,塑性区超过锚杆锚索支护区域(变形量≥120 mm,塑性区分布形态呈“蝶形”)。

综放面迎采对掘巷道合理煤柱宽度及围岩控制技术研究

针对迎采对掘小煤柱巷道存在围岩不易控制的难题,以永红煤矿3306工作面为工程地质背景,充分利用理论、模拟和试验相结合的方法,分析了迎采对掘巷道围岩演化特性及其围岩应力、变形与支护强度之间的协调关系,提出巷道围岩分段让压综合控制技术,并进行了现场应用。研究表明:迎采对掘巷道(3306运输顺槽)合理的煤柱宽度为9 m;该类型的巷道所经历侧向动压、侧压压力时的应力环境差异性较大,为此提出以小孔径锚索加固、煤体注浆加固及高强护表联合支护为主,巷道超前支护为辅的动态分区域联合控制技术,可有效控制巷道底鼓和非对称变形难题;巷道掘进期间变形不明显,回采期间顶底板收缩最大972 mm、两帮收缩最大586 mm,围岩变形可控,确保了工作面安全回采。同时也为相似条件下的巷道实践提供科学参考。

特厚煤层综放开采沿空掘巷合理煤柱宽度研究

针对坚硬特厚煤层综放开采沿空掘巷煤柱宽度的最佳选择及其围岩应力分布的问题,本文采用理论分析与数值模拟的研究方法。研究了工作面侧向及超前支承压力的分布规律,确立沿空巷道的科学布局。研究结果表明:在采空区处于不稳定状态时,煤层端部悬臂梁结构控制着侧方支承压力;而采空区处于稳定时,侧向支承压力会降低,但影响范围会随之扩大。通过应用FLAC^(3D)数值模拟软件,并通过比较煤柱垂直应力的变化特征,最终确定了11 m煤柱为最优留设宽度。在矿井特殊构造地段,采用注浆加固技术,不仅改变了岩体的原有破坏机制,而且显著提升了煤岩的整体强度。

杜儿坪煤矿72908面回风巷煤柱宽度设计

针对杜儿坪矿72908工作面回风巷沿空掘巷煤柱留设问题,采用理论计算、数值模拟分析的方法得到合理宽度应为7 m。

综放厚煤层孤岛工作面区段煤柱宽度研究

针对孤岛工作面回采巷道在两侧临空条件下,巷道围岩稳定难以控制的难题,文章以常村煤矿2202工作面为研究背景,采取极限平衡区理论计算了孤岛工作面煤柱的合理宽度范围;利用FLAC3D数值模拟研究回采巷道在10 m、15 m、20 m、25 m的区段煤柱条件下垂直应力与塑性区发育范围,数值模拟结果表明:当煤柱宽度大于20 m时,煤柱内部垂直应力呈现不对称的双峰分布,巷道围岩的应力集中状态开始降低,煤柱塑性破坏并未贯通,其内部保留了具有承载能力的弹性核区,进而确定了2202工作面区段煤柱留设宽度为20 m.现场实测结果表明:2202孤岛工作面巷道顶底板及两帮最大位移量分别为960 mm和625 mm,巷道围岩得到了有效控制,保障了孤岛工作面的安全高效生产。

缓倾煤层沿空留巷煤柱宽度尺寸效应数值分析

为探究缓倾厚煤层沿空留巷煤柱的尺寸效应,本研究对不同沿空留巷护巷煤柱宽度的数值模拟结果进行对比分析。结果表明:采空区跨中顶板下沉变形量随沿空留巷煤柱宽度增加,巷道临近采空区顶板下沉变形量先增后减,煤柱宽度为5m时,采空区跨中顶板下沉量最大。随着煤柱宽度的增加,煤柱内的应力趋势由拉应力向压应力转换,当煤柱宽度≥7m时,煤柱范围内应力分布呈现主压应力特征,仅煤柱两侧表层围岩承受较小拉应力,中部出现较小压应力集中区;当煤柱宽度为7m左右时,缓倾斜煤层沿空留巷护巷窄煤柱的安全性较高。这种煤柱尺寸可有效避免煤柱承载过大,将竖向压力向巷道实体煤侧诱导,达到减小巷道顶板拉伸破坏,并将采空区剪切破坏带剥离沿空留巷道的目的。

矿井合理煤柱宽度确定与巷道支护技术研究

小煤柱沿空掘巷靠近采空区,客观上给支护带来了困难。虽然东部矿已有大量实例,但西部矿域内关于小煤柱沿空掘巷技术的研究与应用还很少,尤其是大采高、多岩层叠加作用下的沿空掘巷技术更是缺乏可借鉴的实例。该矿区现有的小煤柱沿空掘巷工艺,无法保障其成功实施。鉴于此,迫切需要解决该类型地质条件下窄煤柱沿空掘巷围岩控制技术问题,并对其进行系统、深入的理论与方法研究,是一项迫切需要解决的问题。

和善煤矿9104工作面与西运输巷间煤柱宽度研究

为确保和善煤矿9104综采工作面的安全生产,并避免西运输巷受工作面回采影响而发生大变形或破坏,本研究以和善煤矿9+10号煤层西运输巷北侧9104综采工作面为工程背景,采用理论研究与数值模拟计算方法,对9104工作面与大巷间煤柱的合理宽度进行研究。

复合顶板沿空掘巷煤柱宽度计算与支护方案

余吾煤矿主采的3号煤层顶板由泥岩、砂质泥岩、中砂质等组成,岩层厚度较小,岩层强度较低,属于复合顶板。为提高矿井煤炭资源利用率,S1206工作面采用窄煤柱开采方法,沿空掘进S12061巷。通过理论计算,煤柱宽度范围为6.45~8.7m,综合考虑各种因素,最终确定煤柱宽度为8m;采用顶板注浆+锚杆(索)联合支护技术,巷道掘进期间巷道顶底板最大变形量为94mm,两帮变形量最大为136mm,应用效果较好。

受采动影响回采巷道围岩变形与护巷煤柱宽度之间的关系

回采巷道是最直接服务于煤矿生产的巷道,它一般都布置在煤层中,具有围岩性质软、服务年限短、受采动影响大的特点,如果护巷煤柱选择不当,不仅造成巷道返修率高、维护费用大,而且大大影响煤矿的正常安全生产和矿井技术经济指标。因此,研究回采巷道受采动影响的围岩变形特点,确定受采动影响回采巷道围岩变形与之间的关系,对于选择合理的区段煤柱尺寸和正确评价回采巷道围岩稳定性具有现实意义。

煤柱宽度对综放面围岩应力分布规律影响

护巷煤柱宽度及巷道相对工作面位置的不同,将引起巷道围岩应力重新分布和岩层移动的差异,对回采巷道稳定性及其维护有重要影响.以谢桥煤矿1151(3)综放面地质技术条件为背景,采用计算机数值模拟并结合现场实测研究,揭示了煤柱宽度变化对综放面围岩应力分布及变化规律的影响.研究表明,综放回采巷道护巷煤柱宽度的变化,不仅使煤柱内应力分布规律不同,而且使得相邻工作面煤体内应力分布规律也不同,二者应力分布随煤柱宽度变化而转移;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,护巷煤柱的合理宽度应小于巷帮实体煤内应力向煤柱内转移的临界宽度.

沿空掘巷合理煤柱宽度综合分析与确定

在总结分析经验法、理论计算法、数值模拟法、现场实测等确定煤柱宽度方法优缺点的基础上,提出了采用现场实测和数值模拟相结合的方法来确定保留煤柱宽度。根据石炭井二矿生产实际,分别对巷道开挖前后,不同煤柱宽度下围岩应力、变形进行了模拟,同时利用21053工作面异型煤柱的有利条件,对不同煤柱宽度下巷道围岩变形、支护结构受力等进行了实测。经过对监测数据的分析,得出了巷道围岩变形、支护结构受力与煤柱宽度之间的关系,结合数值模拟结果,确定了石炭井二矿煤柱宽度。

煤柱宽度对综放回采巷道围岩破坏场影响分析

为了研究综放回采巷道围岩破坏场随护巷煤柱宽度变化的特征,采用计算机数值模拟(FLAC3D)对不同煤柱宽度综放回采巷道围岩破坏进行了研究。结果表明:不同宽度煤柱的巷道围岩在回采期间破坏有很大差异,极窄小煤柱完全破坏,中等煤柱压应力较高,较大宽度煤柱内存在弹性区,但造成的煤炭损失大;巷帮实煤体的破坏主要以剪切破坏为主,而煤柱的破坏则主要是剪切、拉伸复合破坏。合理的护巷煤柱宽度应大于保证煤柱不被压垮、不发生裂隙向采空区漏风、诱发自燃的最小煤柱尺寸,同时最大煤柱宽度应避免煤柱承受较高应力而失去稳定性。

综放开采沿空掘巷小煤柱宽度留设及支护技术研究

为合理确定区段小煤柱宽度及沿空巷道支护方式,以阳泉五矿8407综放工作面为例,基于采空侧基本顶断裂力学模型及围岩极限平衡理论,理论计算了合理煤柱宽度的上下限值,采用钻孔应力监测方法,对回采过程中煤柱内部应力分布进行了实测,进而确定沿空巷道支护参数。研究结果表明:沿空掘巷小煤柱宽度合理范围为9.03~11.80 m,取10 m为宜,煤柱侧0~3 m范围煤体发生塑形破坏、3~6 m范围为弹性核区、6~10 m范围靠近8409采空区承载能力弱,因而在8407回风巷掘巷期间采用锚杆+长短锚索一次支护,回采期间对煤柱帮进行3 m钻孔注浆加固二次支护,现场实测数据显示,8407回风巷沿空掘进期间围岩变形量较小,回采期间顶板、注浆加固煤柱帮、实体煤帮最大变形量分别为0.20、0.05、1.00 m,围岩变形处于可控范围,实现了综放工作面安全高效回采。