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”)。

黄玉川矿区段煤柱宽度优化及注浆封孔研究

针对黄玉川煤矿留设尺寸过大及部分巷道局部松软破碎围岩注浆封孔困难等问题,采用理论分析及数值模拟等手段,对区段煤柱尺寸进行了优化设计,并研发了一种适用于松软破碎围岩条件的注浆封孔装置。结果表明:黄玉川煤矿区段煤柱合理留设宽度约为18m,该尺寸既能保证煤柱的护巷效果,又能较少因煤柱留设对资源的浪费;现场测试结果明确了的新型注浆封孔装置工作效果的有效性,对松软破碎围岩起到了良好的注浆封孔效果。为类似条件下区段煤柱留设及注浆封孔技术提供了参考,具有一定的理论和工程借鉴价值。

西曲矿浅埋硬顶大采高工作面煤柱宽度优化研究

为了增加采煤工作面煤炭采出率,围绕区段煤柱合理留设这一难题,以西曲矿18503工作面为原型,采用FLAC3D对该矿工作面合理区段煤柱尺寸进行了研究。通过对比分析,最终确定区段煤柱宽度为7 m,从而在保证安全生产的前提下提高采区煤炭资源回收率。

“应力-渗流-损伤”分析下的煤柱宽度设计

大南湖一矿3#煤层上覆岩层属于Ⅳ,Ⅴ类岩层,节理裂隙发育,遇水易软化破碎。1301工作面与1303工作面的区段煤柱为18 m,导致巷道破坏严重。为探究合理的区段煤柱宽度,基于岩石损伤的"应力(stress)-渗流(seepage)-损伤(damage)"理论,采用fish语言编程对Flac3D软件计算过程中的岩石力学参数进行优化,实现软件在计算过程中水对岩石的损伤作用。在此基础上,进行富水条件下区段煤柱宽度优化"应力-渗流-损伤"分析下的数值模拟分析,揭示不同宽度煤柱内部应力演化特征、损伤区域分布以及底板渗流通道。结果表明:区段煤柱宽度在18~22 m时,煤柱内部应力为42~52 MPa,应力集中明显;煤柱下部裂隙贯通,煤柱内部弹性核范围不足高度的2倍;本区段合理煤柱宽度为26 m,下区段合理煤柱宽度为30 m,既保证安全生产又保证经济效益。并通过现场实测验证了下区段30 m煤柱的可靠性,对以后富水条件下的煤矿安全开采具有一定的指导意义。