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。

煤矿不规则残采区沿空巷道煤柱留设及支护研究

为更科学合理地留设不规则残采区沿空巷道煤柱与有效控制巷道围岩,本文基于山西某矿3306工作面工程概况,通过进行数值模拟与进行现场实测,确定出了沿空掘巷煤柱合理宽度;优化了巷道支护方案,采用了高强度高预应力锚网索进行联合支护,应用该联合支护方案后,该巷道的顶底板移近量变小,两帮移近量也大幅变小,符合了矿井安全生产要求,取得了较好的巷道支护效果,有效控制了巷道围岩变形,更好地保障了矿井安全生产。

基于载荷转移距离和有效宽度的煤柱稳定性评价方法

煤柱稳定性评价是房柱式开采设计的主要研究内容之一。在分析煤柱强度、煤柱载荷和从属面积法煤柱稳定性评价的基础上,定义了煤柱有效宽度为煤柱横截面内最大内切圆直径,引入采动载荷转移距离LTD,建立了基于载荷转移距离和煤柱有效宽度的煤柱稳定性评价方法。通过对规则煤柱和不规则煤柱稳定性的对比分析,表明新方法能有效改进传统从属面积法评价煤柱稳定性的局限性。为验证基于载荷转移距离和有效宽度的煤柱稳定性评价方法的可靠性,采用3DEC数值方法进行了模拟分析,模拟计算的煤柱载荷分布规律与理论计算一致,相对误差多在10%以下,最大相对误差为12.68%,验证了基于载荷转移距离的煤柱载荷计算的合理性。表明新方法不仅适用于规则煤柱,也适用于不规则煤柱,具有较好的普适性。

软煤层大采高工作面巷道煤柱尺寸优化

针对长平矿大采高工作面巷道留设合理煤柱宽度问题,通过煤柱稳定性理论计算、应力实测、有效支撑面积分析,对大采高综采工作面巷道煤柱尺寸进行了合理优化。采用煤柱稳定性理论计算得出护巷煤柱宽度为64m,实践结果表明留设煤柱尺寸较保守。经综合分析认为留设煤柱宽度约为50m时,既能保证巷道回采的稳定性,又可减少煤柱资源浪费。

上保护层开采遗留煤柱对保护效果的影响

为研究上保护层开采遗留区段煤柱对被保护层保护效果的影响,以平煤四矿己;-23160联络巷下帮遗留的4 m煤柱及己_(15)-23140、己_(15)-23160、己_(16.17)-23140工作面为研究对象,采用数值模拟和现场实测相结合的方法进行了研究。研究结果表明:煤柱沿z轴负方向被压实,累计最大位移为0.289 m;煤柱两侧煤壁沿x轴移动方向不同,上壁沿x轴负方向,下壁沿x轴正方向,累计位移量分别为0.055 m和0.156 m,己;-23160工作面采掘活动对煤柱位移影响最为显著;遗留煤柱最大残余高度为0.59 m,相比原始煤柱高度降低1.01 m;深部煤体残余瓦斯含量和钻屑量变化趋势一致,最大残余煤层瓦斯含量2.63 m^(3)/t,煤层瓦斯释放率保持在50%以上,最大钻屑量为3.7 kg/m。残余煤柱影响区内煤层瓦斯得到很好地释放且无明显应力集中,保护层开采遗留4 m煤柱能够达到连续的保护效果。

上保护层开采遗留煤柱对被保护层回采的影响

为研究平煤六矿戊8上保护层开采遗留煤柱对被保护层回采的影响,采用理论分析、数值模拟和现场实测结合的方法,研究了遗留煤柱的影响范围和极限强度、煤柱遗留区的应力分布、煤柱影响区和卸压保护区内的瓦斯参数等。结果表明:遗留煤柱的影响范围为8.5m,极限强度为28.36 MPa;煤柱遗留区倾向范围内应力峰值在遗留煤柱中心线正下方,为83.2MPa,应力集中系数为3.5;煤柱坍塌后煤柱影响区应力集中的现象不明显,遗留煤柱相较于原始煤柱高度变小,占原始煤柱高度的54%;煤柱影响区内测得的钻屑量S值和钻孔瓦斯涌出初速度q值与卸压保护区相比差距很小,且煤柱影响区的瓦斯释放率在50%以上。保护层开采遗留煤柱范围内的保护效果在倾向上具有连续性,对被保护层工作面回采影响较小。

煤柱影响下保护层开采的消突范围划分及效果评价

以某矿保护层开采为实例,根据C5、C12保护层与被保护层C8煤层的位置关系及巷道布置情况,提出了以残余瓦斯含量和钻屑指标K1值2个指标对保护范围进行考察。从最大保护垂距、走向、倾向3个方面对保护范围分析得出:走向卸压角为60°;C5对C8倾斜上下卸压角分别为70°和77°,C12对C8倾斜上下卸压角分别为69°和90°。运用FLAC3D软件对C12煤层留设的2#和12#上山煤柱影响范围进行模拟,模拟结果表明煤柱影响存在扩界效应。根据卸压角对煤柱扩界区域进行确定,在此基础上对1801和1802工作面进行区域划分。同时采取有效防突和效果检验措施,区域瓦斯抽放率达到了30%以上,预测及效检指标均不超限,实现了安全回采。