杨柳煤矿小陈家断层活化及煤柱留设研究

含有断层的工作面开采极易引发断层活化,已经成为煤矿突水防治研究的热点问题之一。根据矿井及采区地质与水文地质条件,借助FLAC^(3D)数值模拟软件,建立三维地质模型。模拟分析了断层带内塑性区、应力以及滑移量随煤柱宽度的变化特征,留设了合理防水煤柱。结果表明:随着煤柱宽度的减小,断层带滑移量不断增加,采空区顶底板破坏区不断扩大,当工作面推进距离断层带30 m时,顶板破坏带与断层带导通,断层带发生活化,易引起突水事故。综合数值模拟和理论公式结果得出断层煤柱合理留设宽度不小于30 m。该研究成果为矿井安全生产及合理留设煤柱提供了参考依据。

极近距离煤层三面临空下分层煤柱留设方法研究

针对极近距离煤层三面临空下分层煤柱留设问题,以众维煤矿下分层12052工作面作为研究对象,采用理论分析、现场试验、数值模拟相结合的手段;重点分析了极近距离分叉分层开采难点、煤柱留设原则及影响因素,校核了不同高宽比煤柱强度,研究了不同宽度煤柱应力、塑性区演化规律。结果表明:校核之后煤柱极限强度分别为9.91、11.44、12.95、14.52、16.21 MPa;随着煤柱宽度的增加,应力峰值逐渐降低;煤柱宽度大于12 m时,应力曲线呈现“马鞍形”,当煤柱留设16m时,弹性核区宽度不小于煤柱宽度的2倍,围岩变形小,巷道完整性较好。研究成果为相似地质条件下的煤柱宽度留设提供理论参考。

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。

山体下急倾斜煤层合理区段煤柱留设研究

针对山体地貌下急倾斜煤层区段煤柱失稳易导致煤柱群联动失稳,造成顶板大面积裂隙贯穿至地表发生山体滑坡等地质灾害问题,以西南逢春煤矿N2821工作面为工程背景,建立了山体下急倾斜煤层区段煤柱受力模型,分析了山体下急倾斜煤柱失稳必要条件与合理尺寸计算;综合利用Local Space-Viewer、ArcMap、Rhino3D软件对西南逢春煤矿地形等高线获取、处理、三维地貌网格生产,导入FLAC3D软件中建立三维山体地貌特征数值模型,研究山体下急倾斜煤层区段煤柱承载应力演化规律。理论分析得出:当煤层倾角大于煤柱上下表面摩擦系数之和的反正切值时,煤柱存在滑落失稳;N2821工作面合理煤柱尺寸为12 m。模拟结果得出:随工作面推进,采空区中部煤柱受应力叠加影响最大,煤柱围岩所受剪应力逐渐增大且向煤柱集中;煤柱虽受采动影响,发生塑性破坏导致承载应力降低,但仍有较好支承能力。现场监测数据分析与模拟结论相吻合,煤柱留设尺寸合理,研究成果对类似条件煤柱留设有一定的参考与借鉴意义。

富水区煤柱留设数值模拟研究

为了确定富水区留设煤柱的宽度,文章采用二维有限差分的数值方法,以某矿区工程地质及水文地质条件为依据,建立数值模拟模型,分析了开采过程中的6个主要破坏阶段,确定了留设煤柱的宽度和最终开采布局。结果表明:根据覆岩破坏情况与第四系的关系,确定了近第四系煤柱的留设宽度150 m,进一步分析了不同工作面尺寸和区间煤柱宽度对覆岩破坏的影响;确定了工作面参数为:开采工作面80 m再设40 m区段煤柱;开采的过程中,覆岩的破坏以剪切破坏为主,而主要隔水层的破坏以拉破坏为主。

小煤柱留设方法探讨及发展趋势分析

煤矿开采过程中,留设区段煤柱的宽度不仅影响采煤的安全性,还会对采煤的经济效益产生影响。近年来,煤矿多采用沿空掘巷留设小煤柱综放开采技术,煤炭资源回收率显著提高。对区段煤柱应力分布规律、留设方法、存在的问题及其发展趋势等进行了探讨和分析。通过分析区段煤柱应力分布规律,提出区段煤柱的留设原则,建立力学理论模型,对小煤柱留设方法的适用性和稳定性进行分析,找出目前小煤柱护巷研究存在的问题并提出相应举措。在未来发展趋势上,小煤柱留设主要体现在优化设计技术、智能化技术应用、绿色煤矿建设和安全生产管理改革等方面。小煤柱的留设需要从实际情况和合理性出发,选择合适的留设方法,并应用新技术,提升小煤柱留设的整体效益。

特厚煤层综放工作面小煤柱留设宽度研究

为提高煤炭资源回采率,科学留设煤柱,以矿井14100综放工作面为研究对象,采用相似模拟、理论计算、数值模拟分析手段对特厚煤层煤柱留设宽度进行计算分析,系统分析了工作面回采期间上覆围岩运动特征和侧向支承应力分布规律,确定出14100工作面回采推进期间,采动影响范围在70m左右,围岩低应力区分布在0~11m之间,为保证留设煤柱的稳定性,综合各分析结果,确定14100工作面间煤柱合理留设宽度为5m。

孤岛工作面防水煤柱留设宽度模拟分析及工程应用

平顶山老旧矿区开采服务年限长、遗留煤柱多、回采难度大,要延长矿井使用寿命,实现节支增效,回收遗留煤柱已迫在眉睫,但孤岛工作面开采面临着防水煤柱合理留设难题,若防护不利,易引发矿井水害,增大开采成本。因此,针对现场面临的工程实际问题,以消除或减少采空水患为目标,采用数值模拟研究手段,对原设计方案进行优化选择及对比分析,动态再现了多采面开采及巷道采掘下的围岩应力场、位移场和塑性破坏规律,并进行了工程实践应用。结果表明,留设25 m煤柱宽度,采面回采前后均存在一定厚度的弹性核区,围岩变形量小,有利于巷道维护,无明显的应力集中现象,可满足工程实际需要,采面已实现安全回采,未发生采空区突涌水事故,最大限度地回收了煤炭资源,研究成果给全国相似矿区遗留煤柱安全回收提供借鉴依据。

煤炭地下开采保护煤柱留设问题研究

针对煤矿设计、环境影响评价中保护煤柱留设存在的主要问题,从保护煤柱留设的基本原理出发,提出了保护煤柱留设角的概念,分析研究结果表明,采用保护煤柱留设角留设保护煤柱,可有效针对不同保护对象科学合理计算保护煤柱范围,既保护了敏感目标,又避免了煤炭资源浪费。

断裂带岩体工程地质力学特征及其对断层防水煤柱留设的影响

对F3,F4断层带水文地质、工程地质特征进行了系统测试研究,并结合钻探、物探资料,对F3,F4断层进行了导水和含水性分析,得出了F3,F4断层为不导水、不含水断层.分别利用相似材料模拟和数值模拟技术对F3,F4断层间块段不同水平留设断层防水煤柱开采进行了模拟,得出了不同地质条件下煤层顶、底板的采动效应;根据F3,F4断层带水文地质、工程地质特征及模拟结果,对F3,F4断层防水煤柱进行了重新留设,减小煤柱压煤量23万t.

破碎带宽度对断层活化及煤柱留设的影响研究

为研究不同宽度的断层破碎带对防水煤柱留设的影响,通过对断层活化进行力学分析,得出断层活化的必要条件是断层带内岩石的黏结系数小于等于临界值C_(max),且断层带所受法向应力与剪切应力是影响该临界值的主要因素。利用数值模拟软件,建立不同破碎带宽度的数值模型,对断层活化及煤柱留设进行模拟。结果表明:当工作面距断层60 m内时,由于黏结系数临界值C_(max)的迅速减小,断层活化危险性显著提高,且断层破碎带宽度越大,断层越容易发生活化;通过分析采场塑性区分布图,得出煤柱临界尺寸随破碎带宽度的增加而呈线性增长的规律。研究结果对断层合理留设煤柱具有重要的参考价值。

基于固体充填开采的井筒保护煤柱留设方法研究

为解决固体充填开采工业广场煤柱时井筒保护煤柱的合理留设问题,根据井筒破坏特性,对充实率、井筒保护煤柱尺寸等充填开采条件下影响井筒失效主控因素进行分析,提出了基于充实率控制的井筒保护煤柱留设原理;以此为基础,分析了垂直剖面法、科瓦尔契克概率积分法及ABAQUS数值模拟法等井筒保护煤柱留设方法,并提出了剖面法设置煤柱边界,理论计算与数值模拟相结合逐渐缩小边界的充填开采井筒保护煤柱综合留设方法及设计流程,并将此方法应用于百善煤矿充填开采回收工业广场煤柱,得到不同充实率条件下井筒保护煤柱范围划分。结果表明,固体充填开采充实率控制在80%以上,以留设半径154 m井筒煤柱计算,至少可安全解放出煤炭174.5万t。

微山湖下断层煤柱留设与开采技术的模拟试验

通过相似材料模拟试验，得出殷庄煤矿断层不导水且冒裂带高度控制在４０ｍ以内时，可以不留煤柱，采区的推进方向宜由断层向远方，并且不超过临界推进距离，可以保证湖下开采的安全。以上结论通过现场验证可行。

金庄矿特厚煤层综放工作面合理区段煤柱留设研究

以金庄煤矿特厚煤层综放工作面为工程背景,结合理论分析、数值模拟和现场实测的方法确定工作面区段煤柱的合理宽度。现场实测表明,应力峰值工作面超前16 m出现影响范围50 m。研究结果为相似条件下工作面合理区段煤柱宽度的留设提供了借鉴。

巨厚红层下厚煤层露头区开采防水煤柱留设

为了探究东滩煤矿规划设计的七采区巨厚侏罗系红层下山西组厚煤层露头区开采防水煤柱留设问题,选择典型的露头区附近6个钻孔围成的区域进行了系统分析,绘制了侏罗系厚度和3上煤层顶板到侏罗系红层底部间距等值线。在此基础上,建立了典型3上煤层开采的工程地质剖面图,采用类比分析和相关规范以典型钻孔为例对巨厚红层下开采厚煤层防水煤岩柱留设进行了探讨。

老矿井冲积层防水煤柱留设方法探讨

文章以开滦荆各庄矿为例,根据规范计算、现场实测和数值模拟三种方法论证了当前开采条件下导水裂缝带高度,重新计算、留设了井田冲积层防水煤柱。冲积层防水煤柱高度由原来的60m缩小变为43m,解放原煤炭资源54.172万t,提高了煤炭资源的采出率,延长了矿井服务年限,为荆各庄矿带来了社会和经济效益。

近距离煤层群沿空掘巷小煤柱留设研究

针对近距离煤层群沿空掘巷小煤柱留设问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了近距离煤层群沿空掘巷围岩变形、围岩应力分布规律及小煤柱稳定性与煤柱宽度之间的关系,研究结果表明,该工程地质条件下合理煤柱宽度为5~8m,研究对类似条件下沿空掘巷合理煤柱的留设具有一定的指导意义。

沿空大断面切眼煤柱留设与围岩控制技术

通过分析沿空掘巷时上覆岩层大结构的状态,说明了在沿空掘巷条件下维持巷道稳定的可能性及对小结构及时支护的必要性。对沿空掘巷时煤柱的留设问题进行了分析和计算。现场试验表明,通过合理地留设煤柱和对巷道围岩及时支护可有效保持巷道的稳定性,取得了良好的效果。

杨柳矿小沈家断层煤柱留设合理性研究

为查明杨柳矿小沈家断层对煤层开采的影响以及确定防水煤柱留设的合理宽度,以井田10412工作面为研究对象,采用数值模拟方法,对不同煤柱宽度条件下工作面回采过程中煤层顶、底板变形及应力分布进行了研究。结果表明:工作面推进距断层95m处,断层会直接导致顶板变形,并容易形成导水通道。因此,建议10412工作面小沈家断层防水煤柱留设宽度应不小于36.53m。该研究结果为煤矿安全生产及防、突水提供了参考依据。