区段小煤柱破坏规律及合理尺寸研究

为了防止煤柱冲击地压现象、改善工作环境并提高回采率，采用现场观测法，分析了沿空掘巷小煤柱以及工作面煤体内应力变化、超前支承压力的影响范围，以及小煤柱煤巷变形破坏规律，并通过数值模拟分析了4种不同宽度煤柱的塑性区变化范围．结果表明，煤柱的破坏情况受煤柱宽度影响较大．小煤柱外边缘，即临近上区段采空区部分受回采影响已基本呈塑性状态；内边缘即靠近本区段煤体部分，在距工作面4m左右开始进入塑性破坏状态；煤柱宽度在6～8m之间时中部存在一定范围弹性核．适合崔庄煤矿条件合理区段煤柱宽度应为6～8m．

大采高工作面区段窄煤柱合理尺寸研究

以亭南煤矿二盘区大采高工作面及区段煤柱为研究背景,采用理论计算、现场实测分析了煤柱中部核区宽度及破坏范围,并通过数值模拟分析了盘区已采工作面侧向应力的影响范围及四种不同尺寸煤柱塑性破坏情况。研究结果表明：煤柱破坏情况受采动影响较大;在距煤柱边缘0-3m范围内为破碎区,距煤柱边缘3-6m范围内发生不同程度的破坏,但仍具有一定的承载能力;采空区侧向低应力区为4-20m;当宽度为10-12m时煤柱中部破坏小,结构稳定,最终确定适合亭南矿区段窄煤柱合理尺寸为10-12m。

华亭煤矿合理煤柱尺寸确定及分层巷道布置优化

在华亭矿地质条件基础上,利用数值模拟软件对特厚煤层分层综放开采煤柱的留设和分层巷道布置进行优化计算,得出了较优的区段煤柱尺寸和分层巷道的布置方式。并将所得的煤柱尺寸和实际进行比较,基本满足工程需要。

煤矿地下水库相邻采空区水力联系及渗流规律研究

区段煤柱参数对相邻采空区间的水力联系具有显著影响,而在煤矿地下水库设计时,区段煤柱参数的确定缺乏科学理论支撑。针对上述问题,以万利一矿4-2煤盘区区段煤柱为研究对象,根据区段煤柱侧向支承压力演化规律设计煤(岩)样渗流试验,获得煤(岩)样渗透率随垂直应力的变化函数,揭示了采空区多孔介质渗透率的分布规律。在此基础上开展了区段煤(岩)柱水渗流特性的CFD数值计算,结果表明:随着采空区水位的降低、煤柱宽度的增大,采空区水流动范围和流动速度均不断减小,水位18.65、28.65、38.65 m条件下采空区水进入相邻采空区的临界煤柱宽度分别为30、50、70 m;当区段煤柱宽度小于10 m时,采空区水可以在底部煤层绕过弹性核区进入相邻采空区;当煤柱宽度超过20 m时,采空区水不能通过底部煤柱进入相邻采空区。

沿空工作面终采线外错诱冲机理及防治技术研究

为掌握终采线外错开采时沿空巷道围岩应力的分布规律和冲击危险,基于崔木煤矿22307工作面工程背景,通过数值模拟分析了终采线内错、外错和平齐3种情况下的应力变化特征,提出采空区顶板联动是造成沿空巷道冲击地压的主要原因,并对顶板联动条件进行了研究。研究结果表明:工作面终采线外错后与侧向采空区发生的顶板联动会带来更高的冲击危险,而顶板联动同时受厚层坚硬顶板、区段煤柱和双工作面开采宽度的影响。通过对终采线外错区域采取顶板预裂爆破措施后,微震事件能量和频次得到了明显降低,保障了末采期的安全生产。

耿村煤矿巨厚煤层区段煤柱综放复采可行性研究

为延长矿井服务年限、提高煤炭资源回收率和缓解矿井接替紧张状况,以耿村煤矿巨厚煤层区段煤柱为研究对象,提出复采巨厚煤层区段煤柱的综放开采技术,建立工作面覆岩破断模型,确定复采工作面布置在与区段煤柱相距30 m处的煤矸互层中,保障巷道的安全使用。通过判定工作面冲击地压等级,提出防控冲击地压、巷道支护失效、瓦斯超限爆炸和煤炭自燃发火等灾害技术方案。结果表明,复采区段煤柱及老空区遗煤是安全可行的,区段煤柱的复采延长了矿井服务年限,提高了煤炭资源回收率,缓解了矿井工作面接替紧张状况。研究结果可为类似条件矿井提供复采参考依据。

倾斜特厚煤层区段煤柱尺寸及分区围岩控制研究

为确定倾斜特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱的合理尺寸,以孟家窑煤矿11503综放工作面沿空掘巷为工程背景,基于倾斜煤层基本顶破断之后的岩层结构,建立倾斜煤层工作面“大、小结构”力学模型,推导出适合小结构布置区域的低应力场范围表达式,并通过“尖点突变”理论分析区段煤柱发生失稳突变的充要条件。采用FLAC^(3D)模拟不同尺寸煤柱的受力及围岩变形规律。研究表明:受到煤层倾角和基本顶关键块回转挤压的影响,煤柱内部破坏形式主要为剪切破坏,破坏区域主要集中在其上部偏向采空区位置;随着煤柱宽度的增大,在沿空掘巷小范围内上覆岩层压力由实体煤承担逐渐转向由煤柱承担;结合应力场、位移场和塑性区变化情况,最终确定煤柱的合理尺寸为15 m。通过分析不同采掘阶段沿空巷道围岩应力分布和演化特征,提出适合不同阶段的围岩控制方案。结合现场工程实践表明,15 m煤柱宽度及围岩控制方案能够满足巷道稳定性要求。