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。

金达矿综放工作面区段窄煤柱宽度留设分析

为确定区段煤柱合理留设宽度,以金达矿10402综放面回风巷采空区侧的煤柱为研究背景,采用理论分析、数值模拟、工程实践等方法对窄煤柱合理留设宽度进行了探讨;通过理论计算确定区段煤柱尺寸不低于7.41m,结合数值模拟分析,最终确定区段煤柱合理宽度为10m;工程实践表明,区段煤柱留设10m时,该沿空巷道变形量较小,围岩保持了整体稳定,可以满足实际生产的要求。

大采高大断面迎采沿空巷道窄煤柱宽度研究

根据山西马堡煤矿地质条件,通过极限平衡理论、内外应力场理论计算出迎采巷道煤柱宽度范围为6.48~8.97 m.采用FLAC3D数值模拟软件,分别模拟了煤柱宽度为5~9 m时,在15202运输顺槽掘进过程中,煤柱应力分布、塑性区分布及迎采沿空巷道围岩变形规律,结果表明:随着煤柱宽度的增加,煤柱峰值应力及塑性区范围不断减小,煤柱宽度为7 m以后,峰值应力减小趋势和塑性区变化均不明显,围岩变形逐渐趋于稳定,综合考虑安全开采和资源高效利用,最终确定煤柱宽度为7 m.通过模拟煤柱不同位置在采掘过程中的应力变化,确定采掘应力叠加影响范围为采掘间距30~-30 m,并结合15202运输顺槽不同位置的围岩变形情况,给出了合理的支护建议。

15203工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度研究及应用

以宏远煤矿15203工作面沿空掘巷为工程背景,通过理论分析与FLAC3D数值模拟分析相结合的方法,研究了掘巷期间不同宽度窄煤柱下内部应力、变形分布规律,确定了窄煤柱合理宽度。研究结果显示:经过理论计算得出承压煤柱合理留设宽度不小于5.0m;通过数值模拟,分析出煤柱合理宽度应为5~6m;综合考虑窄煤柱以及巷道稳定性的情况,最终确定留设6m窄煤柱;在工程实践中,沿空掘巷留设6m窄煤柱,结合窄煤柱巷道支护,整体效果较好,可以有效抑制巷道围岩变形,提高煤炭采出率,证明煤柱留设合理宽度的设计可满足煤矿高效安全生产需求。

厚煤层工作面区段保护煤柱合理尺寸分析

针对国能神东煤炭集团有限责任公司大柳塔煤矿活鸡兔井22305综采工作面区段保护煤柱留设及其合理尺寸确定问题,分析了覆岩中关键层破断位置对煤柱承载特性的影响,认为当断裂点位于采空区内时,煤柱所受覆岩载荷较小。基于分离岩块法和极限平衡理论确定了区段煤柱宽度的合理尺寸范围为4.83~9.90 m,随后通过数值模拟定量分析了煤柱留设宽度为4、6、8、10 m情况下侧向支承压力的分布情况、煤柱承受应力、煤柱变形情况。分析结果表明,侧向支承压力峰值点位于9.96 m处,峰值应力17.82 MPa,其影响范围为28.4 m,煤柱内垂直应力以中点呈对称分布,当煤柱宽度为6 m时,巷道掘进期间煤柱承受应力与原岩应力基本一致,煤柱变形量相对较小,回采期间煤柱承受应力虽高于8 m和10 m煤柱,但其煤柱变形量差距较小,其中垂向变形量在4 mm左右,水平变形量约13 mm,因此综合确定区段保护煤柱宽度6 m即为合理留设尺寸。

采空区侧超前切顶沿空掘巷围岩稳定特征研究

沿空掘巷可以有效缓解煤炭开采过程中的浪费问题,提高采出率。窄煤柱的合理尺寸将会影响到工作面的安全高效开采。基于某矿井221上01工作面轨道巷工程地质条件,通过理论分析与数值模拟,研究确定了轨道巷留窄煤柱沿空掘巷的合理煤柱尺寸,提出了采空区侧向顶板超前预裂断顶,优化区域应力环境,并分析了深孔预裂爆破切顶的技术参数,确定了最终的实施方案。结合采场侧向支承压力分布规律及锚杆安设原则,理论计算出窄煤柱的合理宽度在4.47~5.52 m。采用FLAC3D数值模拟分析了煤柱宽度为分别为3 m、4 m、5 m、6 m、7 m条件下的围岩状态,从应力、位移、塑性区3方面综合分析,确定最佳煤柱尺寸为5 m。结合FLAC3D有限差分软件,分析对比了不同切顶角度以及高度的情况下,巷道围岩的应力状态,垂直位移以及塑性区分布;选取了切顶高度15 m,切顶角度10°为切顶的最佳参数;结合深孔预裂爆破裂缝的形成机理,并依据大部分爆破工程经验给出本次爆破切顶所涉及的相关爆破参数。结果显示选择恰当的切顶参数可使得煤柱尺寸应力集中越小,验证了爆破参数的可行性。

倾斜煤层窄煤柱覆岩裂隙演化规律研究

为了解决窄煤柱矿井覆岩垮落影响瓦斯运移的问题,利用数值模拟软件对不同煤柱宽度下巷道围岩的应力分布情况进行分析,并对不同煤柱宽度下覆岩冒落带、裂隙带、弯曲下沉带高度进行分析,给出了三带随煤柱宽度的变化曲线,同时对矿井覆岩关键层的离层情况进行分析。研究发现:煤柱宽度在10 m以内关键层离层量降低率明显大于煤柱宽度超过10 m时的关键层离层量降低率;明确了窄煤柱留设的合理宽度为10 m。该研究结果为倾斜煤层矿井窄煤柱裂隙带的研究提供了一定的参考与借鉴。

基于地应力反演的构造应力区沿空巷道窄煤柱宽度优化研究

基于地应力测量和三维建模技术,对黄岩汇15111工作面褶曲构造应力场进行了反演,研究了构造应力区采空区边缘不同位置处煤层顶板垂直应力的分布特征,不同位置处护巷煤柱上垂直应力、巷道顶板水平应力、以及巷道围岩变形量随煤柱宽度增加而变化的规律,并据此探索了一种确定构造应力区沿空巷道合理窄煤柱宽度方法,确定该构造应力区窄煤柱宽度为6.5 m。研究发现:构造应力区采空区边缘应力集中系数减少量在背斜左翼、向斜右翼中部最为明显;处于背斜左翼、向斜右翼中心对称位置煤柱上垂直应力、巷道顶板水平应力曲线呈"分别相似"特征,且该特征随着煤柱宽度增加而变得明显;构造应力区窄煤柱上垂直应力峰值偏向巷道侧,且垂直应力场随着煤柱宽度增加出现明显的内、外应力场;构造应力对沿空巷道顶板水平应力的分布也有影响,煤柱宽度为4.0~8.0 m时,巷道顶板水平应力自褶曲背向斜交界处向背、向斜轴部呈递减趋势,煤柱宽度为9.0~16.0 m时,呈递增趋势;褶曲对巷道围岩变形量的影响在煤柱宽度较窄时较为明显,在煤柱宽度4.0~10.0 m时,褶曲背、向斜中心对称位置巷道围岩变形量呈"分别相似"特征,煤柱宽度大于10.0 m后褶曲背、向斜中心对称位置巷道围岩变形量变化特征趋于一致。

综采工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度设计及其应用

采用极限平衡理论和数值模拟方法对综采工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度进行了分析。依据不同宽度的窄煤柱与巷道围岩变形量的关系,确定了合理的窄煤柱宽度,并应用于工程实践。实践结果表明研究确定的窄煤柱宽度合理、技术和经济效益显著,对类似条件下综采工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定有一定的指导意义。

老顶给定变形下综放沿空掘巷合理定位分析

通过现场观测和理论分析认为 ,综放工作面采空侧煤体受到老顶以给定变形作用 ,在煤体边缘形成一定宽度的塑性区 塑性区的宽度与老顶的活动规律、煤层和直接顶的厚度、力学特性有关 ,运用模尔库仑准则建立了计算塑性区宽度的力学模型 ,提出了综放沿空掘巷的定位方法 ,并用于工程实践 图 4,表 1,参

王庄煤矿综放工作面小煤柱宽度优化分析

根据潞安集团王庄煤矿地质条件,应用理论计算方法计算出了大采高综放工作面护巷小煤柱的合理宽度。采用三维数值模拟软件FLAC3D对大采高综放工作面开采过程进行模拟分析,模拟采用不同宽度小煤柱护巷时在煤柱留设时期和工作面回采时期煤柱受力及巷道变形情况,通过煤柱受力和巷道变形的对比,对小煤柱的宽度进行优化,确定了合理的小煤柱宽度。

沿空掘巷窄煤柱合理宽度确定

针对202综放面地质条件,运用理论计算和数值模拟分析的方法初步确定窄煤柱合理宽度为5 m,通过现场矿压实测分析表明,煤柱宽度为5m是合理的,为天池煤矿综放沿空掘巷窄煤柱宽度合理留设提供了可靠依据,并为类似条件下窄煤柱合理宽度留设提供了借鉴。

沿空掘巷合理窄煤柱宽度确定与围岩控制技术

进一步掌握沿空掘巷围岩控制技术.以枣泉煤矿12203工作面为研究对象,通过理论计算与数值模拟相结合的方法,确定窄煤柱的宽度为6 m,以沿空掘巷围岩大、小结构的稳定性为理论基础,认为解决沿空巷道围岩稳定问题必须使得围岩小结构与其外部大结构保持相互协调,而保持小结构的稳定性是沿结果表明:空掘巷稳定的根本,根据围岩强度强化理论,采用高强度高预应力锚网索联合支护,并在窄煤柱侧进行注浆加固.经过现场工业性试验,该方法能够有效控制巷道的变形,实现该类巷道的稳定.

沿空掘巷窄煤柱稳定性数值模拟研究

通过数值计算分析,研究了综放沿空掘巷围岩变形及窄煤柱的稳定性与煤柱宽度、煤层力学性质及锚杆支护强度之间的关系,提出一个新观点,即高强度锚杆支护的窄煤柱是沿空掘巷围岩承载结构中的一个重要组成部分,并针对不同煤层条件确定了相应的窄煤柱合理宽度,并将研究结果成功地应用于工程实践。

孤岛工作面窄煤柱留设宽度研究

针对孤岛工作面大煤柱留设造成的资源浪费和巷道变形量大的问题,采用了理论计算和数值模拟相结合的手段,确定了郭庄煤业2306孤岛工作面留设窄煤柱的可行性,并对比分析了常规工作面开采与孤岛工作面开采条件下以及大煤柱与不同宽度煤柱情况下的巷道变形量和应力值的分布情况,确定了窄煤柱的合理留设宽度为8m,经现场应用结果表明窄煤柱在对孤岛工作面底鼓的治理有明显的作用。

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。

高瓦斯易自燃厚煤层小煤柱开采研究

针对建新煤矿高瓦斯易自燃厚煤层35 m煤柱资源损失和高矿压状况,以4204工作面为工程背景,运用极限平衡理论初步计算,用极限塑性承载概念限定煤柱宽度范围。以自稳隐形拱理论确定巷道断面几何尺寸和支护参数,最后用数值模拟验证后优化确定煤柱宽度。研究过程中采用围岩内部监测和表面观测验证设计参数并反演分析确定优化参数;现场试验结果显示顶板最大下沉量105 mm,最大底鼓量350 mm左右。整个工作面回采过程中有效预防灾害并且矿压显现小,为类似厚煤层沿空掘巷提供参考。

孤岛综放面沿空掘巷窄煤柱合理宽度确定

为解决孤岛综放工作面沿空掘巷小煤柱宽度确定的难题,以鲍店煤矿103上05(2)孤岛工作面地质情况为工程背景,首先通过力学模型对孤岛综放工作面的沿空掘巷煤柱宽度进行分析计算,确定煤柱宽度应大于2.22 m。然后运用数值模拟研究了不同煤柱宽度下的巷道变形规律,最终确定煤柱宽度为4 m。

沿空掘巷合理窄煤柱宽度确定

为提高煤炭资源的采出率,提出在张双楼煤矿7#煤层采用小煤柱沿空掘巷技术。通过数值模拟分析掘巷前煤体边缘应力分布规律,得出窄煤柱留设宽度应该为4~9 m;分析掘巷后不同煤柱宽度下巷道围岩应力分布与变形规律,得出从窄煤柱具有一定的承载能力考虑,煤柱宽度应不小于5 m,从控制窄煤柱帮变形来考虑,窄煤柱宽度以小于7 m为宜。综合考虑以上因素以及提高采区采区率,确定合理的护巷煤柱宽度为5 m。

沿空掘巷窄煤柱合理宽度设计研究

为了研究沿空掘巷窄煤柱合理宽度留设问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论计算了窄煤柱的宽度,推导出了窄煤柱留设的合理宽度的计算公式;然后数值模拟了不同宽度的窄煤柱下围岩应力分布规律、窄煤柱水平位移场以及巷道围岩变形量规律,最终确定某煤矿的沿空留巷的窄煤柱留设宽度为5 m。研究为综放开采区段煤柱宽度的确定提供了指导。