工作面过空巷超前支承应力分布与煤柱稳定性研究

以山西大同某矿北翼采区1303工作面工程地质条件为背景,通过现场调研、实验室测试、理论分析、数值模拟等方法,对1303工作面回采过空巷进行了研究。结果表明:理论计算工作面煤壁超前支承应力影响范围为39.2 m,空巷侧向支承应力影响范围为9.6 m,当煤柱宽度L<48.8 m时支承应力开始出现叠加现象;数值模拟分析得出:当煤柱宽度L从50 m减小至10m时,峰值应力保持持续增加,且在煤柱宽度L=10 m时峰值应力最大,为临界屈服煤柱宽度;当煤柱宽度L<10 m时,煤柱由临界屈服向完全屈服状态转变,且峰值应力向空巷外帮侧转移,需采取补强加固措施来预防煤岩动力灾害的发生。

大采高破碎围岩窄煤柱加固技术

为解决赵固二矿11030大采高工作面沿空巷道窄煤柱破坏严重、隔离采空区有害气体能力低的问题,提出采用注浆并配合全长锚固锚索对煤柱进行超前加固。结果表明,注浆加固后煤样的抗压强度达到原始强度的79.8%,窄煤柱内部距离巷道表面3-5 m范围内裂隙很少,窄煤柱内部形成了最小宽度为1 m的弹性区,煤柱帮最大移近量为310 mm,工作面上隅角瓦斯浓度恢复到正常生产水平。该技术可为类似条件下的巷道支护提供借鉴。

工作面跨采过空巷矿压显现规律仿真研究

为研究工作面回采过空巷时矿压显现规律,以山西某矿北翼采区1303工作面工程地质条件为背景,通过理论分析和数值模拟相结合的方法,对1303工作面回采过空巷进行了研究。结果表明:理论计算得到当超前煤柱体宽度L值大于49.8 m时,工作面与空巷之间没影响,当煤柱体宽度L值小于9.4 m时,超前煤柱体处于完全屈服状态;数值模拟得到当煤柱宽度L值为50 m时,超前煤柱体内开始出现应力叠加,当煤柱宽度L值为10 m时,超前煤柱体内应力集中程度最高。为保证安全回采,取超前煤柱体宽度为15 m时即采取解危防护措施实现工作面安全高效通过空巷。

刀柱残采区上行长壁开采支承压力时空演化规律研究

针对大同矿区刀柱残采区安全上行开采问题,通过相似模拟试验分析了刀柱残采区形成时和上行长壁开采过程中采场支承压力时空演化规律,提出了上行采动影响下超前采动煤柱的基本概念,基于关键层理论建立了超前采动煤柱的应力模型,解析了超前采动煤柱所受的平均支承压力,并结合晋华宫煤矿进行了分析验证。结果表明:1)超前采动煤柱是指:下伏残采区中受上行工作面超前支承压力影响的遗留刀柱煤柱。2)下部残采区形成过程中,刀柱煤柱的支承压力显著高于边界煤柱处,其整体呈现增长趋势,但增长速率逐渐减小;上行长壁开采过程中,超前采动煤柱的支承压力峰值在主关键层初次破断时达到最大,主关键层初次破断后明显减小。3)受主关键层运动影响,各刀柱煤柱受力依次经历了'微增长—快速增长—急速降低—保持低应力—应力反升'5个阶段。4)晋华宫煤矿9号煤层上行长壁开采,预计主关键层初次破断时超前采动煤柱承受的平均支承压力为40.5~47.2 MPa。