近距离煤层交叉工作面矿压特征及煤柱参数优化

近距离交叉工作面巷道分别位于上部煤层遗留煤柱和采空区下,其矿压显现特征与近距离煤层平行工作面布置有较大差异。三道沟煤矿2^(-2)与3号煤层层间距较小,且受无煤区等地质条件限制上下煤层工作面呈交叉布置。采用现场实测、理论分析和数值模拟的方法,对遗留煤柱和采空区下巷道矿压显现特征进行研究,确定受遗留煤柱集中力作用时下煤层区段煤柱优化尺寸。结果表明:3号煤层留设20 m区段煤柱条件下不同位置巷道稳定性均较好,巷道受遗留煤柱集中应力影响矿压显现比采空区下更为明显;考虑近距离煤层开采集中应力传递特征,提出近距离煤层开采影响系数α,遗留煤柱和采空区影响系数分别为1.22和0.62,确定遗留煤柱下区段煤柱最小宽度为12.82 m;留设8 m煤柱时应力呈单峰分布,煤柱整体塑性破坏,12~20 m煤柱宽度时应力呈双峰分布,煤柱中部存在约5~15 m弹性区,煤柱仍具有较高承载性能。确定近距离开采下煤层区段煤柱优化宽度为13 m并在地质条件相同的30102工作面进行验证,巷道稳定性较好。

交叉叠置保护层工作面重复采动卸压效应研究

为了研究交叉叠置保护层工作面重复采动的卸压效应,以新景矿芦南分区15303和8123交叉叠置保护层工作面为对象展开研究,通过建立FLAC^(3D)数值模型,模拟了8^(#)单一下保护层开采条件下以及8^(#)、15^(#)煤层交叉叠置保护层工作面开采条件下3^(#)被保护煤层的塑性区、地应力及膨胀变形演化规律,并在现场进行了卸压效果考察。结果表明:交叉叠置工作面开采之后,被保护层应力状态呈现非均匀的分布状态,在平面上可以分为5个区域,分别为:充分卸压区、非充分卸压区、应力弱集中区、应力强集中区和原岩应力区;在两保护层工作面重叠区域内,被保护层的应力集中程度降低,卸压区域内的卸压程度增加,两工作面垂直交叉的4个交点区域,被保护层的应力集中程度大幅升高;交叉叠置工作面的卸压效果明显优于单一保护层开采。

采动影响下工作面交叉巷数值模拟研究

为解决工作面交叉巷在采动影响下巷道变形大难以支护的问题,通过建立交叉巷围岩力学模型与FLAC3D数值计算模型分析了交叉巷开挖后及其采动影响下的围岩应力分布规律,得出以下结论:掘进支巷后,三角区应力集中明显,由外往里应力集中系数减小,巷道变形量大小排序:巷道锐角三角帮>巷道钝角三角帮>非三角帮;受超前采动应力的影响,三角区内垂直应力均增大,高应力集中区的面积占比明显增大,三角区的稳定性变差,巷道顶板由下到上水平应力逐渐增大,顶板承载性逐渐增大。基于此,提出了使用高强锚杆及对三角帮打补强锚索的支护技术,控制了交叉巷道围岩变形,确保工作面安全生产。