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Composite active control system of roof and side truss cable for large section coal roadway in fold coal pillar area 被引量:5
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作者 Sheng-Rong XIE Er-Peng LI Fu-Lian HE Shou-Bao ZHANG Guang-Chao ZHANG Mao-Yu PANG 《Journal of Coal Science & Engineering(China)》 2013年第2期126-132,共7页
In order to solve the surrounding rock control problem of large section gangue replacement roadway under complicated conditions, this paper analyzed the impact to the roadway controlling produced by the geological con... In order to solve the surrounding rock control problem of large section gangue replacement roadway under complicated conditions, this paper analyzed the impact to the roadway controlling produced by the geological conditions such as high ground stress, folded structure tilted roof asymmetry and soft wall rock, and built the tilt layered roof structural mechanics model to clarify the increase span mechanism of the weak coal instability. Then, we proposed the combined control system including roof inclined truss cable, coal-side cable-channel steel and intensive bolt support. And then by building the structural mechanics model of roof inclined truss cable system, the support principle was described. Besides, according to this model, we deduced the calculation formula of cable anchoring force and its tensile stress. Finally surrounding rock control technology of large section roadway in fold coal pillar area was formed. Field practice shows that the greatest roof convergence of gangue replacement roadway is 158 mm and coal-side deformation is 243 mm. Roadway deformation is controlled effectively and technical support is provided for replacement mining. 展开更多
关键词 fold coal pillar area increase span mechanism roof inclined truss cable system coal-side cable-channel steel structural mechanics model
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Evaluation of coal pillar loads during longwall extraction using the numerical method and its application 被引量:2
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作者 Jin-He JIA Hong-Pu KANG Xin-Rong ZHANG 《Journal of Coal Science & Engineering(China)》 2013年第3期269-275,共7页
It is very difficult to reasonably evaluate the loads acting on coal pillars in longwall panels during the planning of a new pillar system. The application of empirical equations is a common practice in calculating co... It is very difficult to reasonably evaluate the loads acting on coal pillars in longwall panels during the planning of a new pillar system. The application of empirical equations is a common practice in calculating coal pillar loads while designing a new pillar. This paper proposes numerical models for evaluating coal pillar loads. The key of building a successful numerical model for calculating coal pillar loads lies in the fact that the model should represent the redistribution of stress all over the longwall panels and the surrounding areas, and it is especially important to include the characteristics of the stress rebuilding process in the gob areas, which are crucial for the building process of coal pillar loads. Based on the geo-mechanical background of the Baoshan Coal Mine, this paper details the procedures of applying numerical models to the evaluation of coal pillar loads and their local practices. The study results show it is feasible and reasonable to use numerical models to evaluate coal pillar loads. 展开更多
关键词 numerical simulation longwall panel longwall face coal pillar load gob area STRAIN-HARDENING
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远距离下保护层开采遗留煤柱对被保护层回采的影响研究 被引量:1
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作者 陈学习 盛贵松 高泽帅 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第3期46-52,共7页
为探究远距离下保护层开采遗留煤柱对被保护层回采效果的影响,以平顶山六矿戊_(8)煤层的戊_(8)-22310机巷和戊_(8)-32010风巷之间遗留宽度为4 m的区段煤柱和丁_(5-6)-22190工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测结合的方法... 为探究远距离下保护层开采遗留煤柱对被保护层回采效果的影响,以平顶山六矿戊_(8)煤层的戊_(8)-22310机巷和戊_(8)-32010风巷之间遗留宽度为4 m的区段煤柱和丁_(5-6)-22190工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测结合的方法,研究了煤柱影响范围、煤柱区域垂直应力分布及影响区相关参数变化规律。结果表明:宽4 m遗留煤柱的影响范围为27.3 m,极限强度为25.9 MPa,塑性区宽度为2.26 m,弹性区宽度为2.68 m;煤柱两侧工作面均回采后,其承载的最大垂直应力87.9 MPa,远超煤柱本身的承载极限;在煤柱影响范围内测得的残余瓦斯含量、压力与卸压保护区无明显差异,并均小于突出危险临界值,煤柱影响区内瓦斯得到较好释放;煤柱影响范围内未产生明显应力集中现象,遗留小煤柱对被保护效果影响较小,保护效果在倾向上有连续性,对被保护层工作面回采影响小。 展开更多
关键词 煤岩动力灾害 保护层开采 煤柱影响区 残存煤柱 保护范围
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煤柱失稳条件下浅埋房柱式采空区上覆地层变形特征
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作者 刘亚明 谷天峰 +1 位作者 杨烜宇 王闫超 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期494-500,508,共8页
在煤柱失稳引起房柱式采空区顶板变形但未塌落的情况下,地表产生较大变形,威胁地面建筑物的安全.采用物理模拟和理论分析研究该条件下房柱式采空区上覆地层变形的发育机制,结果表明,房柱式采空区煤柱失稳后地表最大变形点与初期失稳煤... 在煤柱失稳引起房柱式采空区顶板变形但未塌落的情况下,地表产生较大变形,威胁地面建筑物的安全.采用物理模拟和理论分析研究该条件下房柱式采空区上覆地层变形的发育机制,结果表明,房柱式采空区煤柱失稳后地表最大变形点与初期失稳煤柱位置、采空区顶板裂缝处三者在竖直方向上相对应;在采空区顶板变形但未塌落的情况下覆岩变形可划分为“条带状”、“梯形状”和“漏斗型”变形区域.松散层变形为“漏斗型”发育;采空区顶板发生断裂前可视为均布荷载作用下的固支梁模型.在煤柱失稳条件下,岩梁跨中下表面拉应力区产生竖向裂缝,并垂直向上扩展,煤柱的持续失稳会导致岩梁沿原裂缝薄弱面发生破坏,最终导致岩梁发生拉破断.基岩变形发展至交界面时,松散层逐渐发生滑移-拉裂-剪切破坏,最终形成“漏斗型”破坏形态. 展开更多
关键词 房柱式 采空区 煤柱失稳 物理模型
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浅埋近距离煤层过斜交区段煤柱开采矿压规律研究
5
作者 陶志勇 黄庆享 +4 位作者 范东林 陈苏社 王伦言 贺雁鹏 王庆雄 《煤炭工程》 北大核心 2024年第6期96-102,共7页
为了探究浅埋近距离煤层工作面开采过不同斜交角度煤柱的矿压规律,保障工作面安全高效回采,采用现场实测和数值模拟相结合的方法,分析了11°、30°、45°、60°和75°斜交角度的采动应力演化特征,揭示了工作面过不... 为了探究浅埋近距离煤层工作面开采过不同斜交角度煤柱的矿压规律,保障工作面安全高效回采,采用现场实测和数值模拟相结合的方法,分析了11°、30°、45°、60°和75°斜交角度的采动应力演化特征,揭示了工作面过不同斜交角度煤柱的应力变化规律。结果表明:根据过11°斜交煤柱矿压规律实测,工作面来压位置随煤壁与斜交煤柱叠加区而移动,在工作面中部压力最大,机尾次之,机头最小;工作面机尾过煤柱时应力集中最明显;中部过斜交煤柱时,随着斜交角的增大,超前煤壁峰值应力自30°以内为中部宽缓单峰,45°~75°为中部斜交区和机尾双峰,且机尾峰值较大;机尾最大超前应力峰值随斜交角的减小而增大,峰值越靠近机尾;斜交角超过45°时工作面中部出现应力峰值,表现为双峰,该研究可为类似工作面过斜交煤柱开采提供借鉴意义。 展开更多
关键词 浅埋近距离煤层 斜交煤柱 应力叠加区 不同斜交角度 矿压显现
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高应力特厚突出煤层水力割缝卸压防突技术研究
6
作者 王想刚 张世范 +4 位作者 许继宗 张吉福 陈国红 陈玉东 马占海 《中国煤炭》 北大核心 2024年第10期48-56,共9页
针对采动形成的高应力煤柱区瓦斯动力灾害防控难题,以窑街煤电集团有限公司金河煤矿16219工作面为工程背景,综合采用数值模拟、理论分析、微震分析、工程实践相结合的研究方法,揭示了煤柱区的应力演化规律,在分析水力割缝卸压增透原理... 针对采动形成的高应力煤柱区瓦斯动力灾害防控难题,以窑街煤电集团有限公司金河煤矿16219工作面为工程背景,综合采用数值模拟、理论分析、微震分析、工程实践相结合的研究方法,揭示了煤柱区的应力演化规律,在分析水力割缝卸压增透原理的基础上,优化并实施了水力割缝卸压增透措施,并对卸压防突效果进行了考察。结果表明,受周边采动影响,16219工作面首分层开切眼及回风巷交叉区域的煤体出现了高应力集中现象;通过对常规掘进与开挖缝槽后掘进2种情况的模拟对比分析,表明开挖缝槽能有效缓解高应力集中区内巷道周边煤体的应力集中状况;针对均一的缝槽尺寸可能导致巷道周边形成小范围应力增高区的现象,进一步优化了高应力集中区的水力割缝参数,合理增加了巷道周边水力割缝钻孔的出渣量。割缝作业实施后,微震监测数据显示大能量事件的占比有所减少、小能量事件的占比增加,煤体的弹性能有所释放,测试煤层残余瓦斯含量降低至4.73 m^(3)/t,表明煤层的突出及冲击危险性均有所降低。 展开更多
关键词 特厚突出煤层 高应力煤柱区 超高压水力割缝 卸压增透措施
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瑶渠煤矿大巷间煤柱尺寸确定及支护优化
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作者 路贝 张波 +1 位作者 张浩 解盘石 《陕西煤炭》 2024年第4期6-11,共6页
为研究大巷过剥蚀区时大巷间煤柱合理尺寸及围岩稳定性,以瑶渠煤矿西采区Ⅱ回风大巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟等研究方法,建立了煤柱尺寸计算模型,揭示了煤柱在8 m、10 m、12 m、14 m条件下巷道围岩应力、位移及塑性区的分布规... 为研究大巷过剥蚀区时大巷间煤柱合理尺寸及围岩稳定性,以瑶渠煤矿西采区Ⅱ回风大巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟等研究方法,建立了煤柱尺寸计算模型,揭示了煤柱在8 m、10 m、12 m、14 m条件下巷道围岩应力、位移及塑性区的分布规律,确定了过剥蚀区大巷间煤柱的合理尺寸,并优化了西采区Ⅱ回风大巷的支护参数。研究结果表明,瑶渠煤矿西采区Ⅱ回风大巷与辅运大巷之间煤柱尺寸由14 m减小至8 m时,巷道围岩内的垂直应力由1.381 MPa增加至1.465 MPa、最大位移量增加了12.52%,塑性区逐渐贯通煤柱。当煤柱尺寸为10 m时,煤柱塑性区处于贯通的临界区域,煤柱内部具有一定的弹性核区域,且煤柱尺寸大于理论计算的9.23 m,能够满足巷道围岩的稳定性。综合考虑,确定煤柱最小合理尺寸为10 m。对10 m煤柱尺寸下西采区Ⅱ回风大巷进行支护优化,采用帮部3根锚杆支护后巷道围岩应力、位移和塑性区均显著改善,保证了巷道围岩的稳定性。 展开更多
关键词 剥蚀区 大巷 煤柱尺寸 围岩支护 塑性区 垂直应力
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近距离煤层群协同机理对下位煤层巷道围岩应力研究
8
作者 刘国艳 刘龙 +6 位作者 石磊 贾传宝 李雅禄 张天依 巩佳易 孙耀辉 秦桐 《江西煤炭科技》 2024年第4期57-62,共6页
针对山西西易煤矿近距离4-1煤层、4^(-2)煤层,上位4-1煤层遗留煤柱对底板应力集中问题,讨论下位4^(-2)煤层巷道布置特征。通过塑性理论计算得出遗留煤柱对底板影响深度为25 m,大于上、下煤层夹层厚度,并计算得出遗留煤柱对底板横向影响... 针对山西西易煤矿近距离4-1煤层、4^(-2)煤层,上位4-1煤层遗留煤柱对底板应力集中问题,讨论下位4^(-2)煤层巷道布置特征。通过塑性理论计算得出遗留煤柱对底板影响深度为25 m,大于上、下煤层夹层厚度,并计算得出遗留煤柱对底板横向影响范围为33.9~39.9 m。基于FLAC3D数值模拟分析下位4^(-2)煤层三种巷道位置布置方案,得出巷道布置在采空区最有利。综合分析遗留煤柱应力影响范围和数值模拟方案,得出下位4^(-2)煤层巷道外错40 m最为合理,且利于相邻工作面巷道布置。同时,提出采用“工字钢棚+锚杆+金属网”联合支护形式,在掘进和回采期间巷道稳定性较好,能保证正常矿井生产。 展开更多
关键词 近距离煤层群 遗留煤柱 应力集中 采空区 巷道布置
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近距离煤层内错开采上下双层位煤柱稳定性研究
9
作者 吴晓宇 周豪 吴晓伟 《山西冶金》 CAS 2024年第4期86-90,共5页
近距离煤层上下煤柱叠加,双煤柱稳定性关系到煤柱留设的成功,通过理论计算分别推导出内错时上窄下宽双层位煤柱的载荷与煤柱合理宽度计算公式。分析上窄下宽双层位煤柱稳定性影响因素为上下煤柱宽度比、上下煤层开采厚度比、上下煤层采... 近距离煤层上下煤柱叠加,双煤柱稳定性关系到煤柱留设的成功,通过理论计算分别推导出内错时上窄下宽双层位煤柱的载荷与煤柱合理宽度计算公式。分析上窄下宽双层位煤柱稳定性影响因素为上下煤柱宽度比、上下煤层开采厚度比、上下煤层采空区宽度比,得出:随着下、上煤柱宽度比的增加,上窄下宽煤柱下煤柱荷载呈现递减,下、上煤柱宽度比一定时,下煤柱荷载随着采空区宽度增加而增大;随着采空区宽度的增加,上窄下宽煤柱下煤柱荷载呈现递增,采空区宽度一定时,下煤柱荷载随着下、上煤柱厚度比增加而增加;随着下、上煤柱厚度比增加,上窄下宽煤柱下煤柱荷载呈现递增,下、上煤柱厚度比一定时,下煤柱荷载随着下、上煤柱宽度比增加而降低。 展开更多
关键词 近距离煤层 内错开采 双层位煤柱稳定性 煤柱宽度 采空区 煤柱荷载
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张家峁矿近水体煤层群隔水煤柱合理宽度确定
10
作者 呼少平 胡俭 +6 位作者 姬中奎 杨帆 王海 贺晓忠 韩强 薛小渊 陈盼 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期256-267,共12页
针对张家峁常家沟水库近水体煤层开采后覆岩裂隙扩展诱发透水的潜在风险,对煤层开采过程中的覆岩破坏特征及裂隙扩展规律进行了模型试验及数值模拟研究。为合理确定4^(-2)煤层的隔水煤柱宽度,基于矿山支承压力和静水压力对隔水煤柱的不... 针对张家峁常家沟水库近水体煤层开采后覆岩裂隙扩展诱发透水的潜在风险,对煤层开采过程中的覆岩破坏特征及裂隙扩展规律进行了模型试验及数值模拟研究。为合理确定4^(-2)煤层的隔水煤柱宽度,基于矿山支承压力和静水压力对隔水煤柱的不同作用机理,将4^(-2)煤层隔水煤柱划分为矿压影响区和有效隔水区,分别构建了矿压影响区和有效隔水区的煤柱受力分析计算模型,推导了4^(-2)煤层矿压影响区和有效隔水区的理论宽度计算公式。在此基础上,考虑煤层开采边界角与水体下伏不同煤层矿压影响区宽度的关系,提出了“上覆煤柱宽度+矿压影响区”的水体下伏煤层群隔水煤柱宽度确定方法。结果表明:4^(-2)煤层工作面初次来压步距为45~56 m,周期来压步距为13.8~14.9 m,上覆岩层冒落带高度为12~13 m;地表最大下沉量为2.0~2.2 m,下沉系数为0.571~0.629,4^(-2)、4^(-3)、4^(-4)和5^(-2)煤层隔水煤柱的合理宽度分别为25,39,51和87 m。现场实测隔水效果验证了近水体煤柱理论留设宽度的合理性及其工程适用性,为张家峁近水体煤层群安全高效开采提供了技术保障。 展开更多
关键词 近水体煤层群 覆岩破坏 隔水煤柱 矿压影响区 有效隔水区 合理宽度
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煤矿不规则残采区沿空巷道煤柱留设及支护研究
11
作者 侯天宝 《当代化工研究》 CAS 2024年第6期108-110,共3页
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... 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。 展开更多
关键词 沿空巷道 残采区 煤柱留设 联合支护 效果
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断层防治水评价及煤柱“三区”转换研究
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作者 訾建潇 韩腾腾 董绪峰 《山东煤炭科技》 2024年第5期157-161,共5页
梁宝寺煤矿3500轨道上山巷掘进过断层,为了安全掘进需要对DF315断层区域进行富水性探查及防治水评价,通过物探、钻探及对巷道顶板、底板三灰、十下灰、奥灰等含水层进行安全评价,将DF315防治水煤柱转换为缓采区。物探、钻探及安全评价... 梁宝寺煤矿3500轨道上山巷掘进过断层,为了安全掘进需要对DF315断层区域进行富水性探查及防治水评价,通过物探、钻探及对巷道顶板、底板三灰、十下灰、奥灰等含水层进行安全评价,将DF315防治水煤柱转换为缓采区。物探、钻探及安全评价的结果:DF315断层周围富水性弱且断层不导(含)水,正常情况不存在断层沟通含水层水害风险;底板三灰、十下灰、奥灰等含水层的实际隔水层厚度都大于安全隔水层厚度,巷道顶板45 m范围内无含水层,则巷道掘进过程中不会受到上述含水层水害威胁。根据“三区”管理规定DF315断层煤柱可由禁采区转换为缓采区,3500轨道上山巷掘进中不受顶板及底板含水层水害威胁,可安全快速地通过DF315断层。 展开更多
关键词 断层煤柱 防治水评价 禁采区 缓采区
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侧限条件下充填体-煤柱耦合承载协同作用机理 被引量:1
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作者 赵兵朝 王京滨 +2 位作者 张晴 赵阳 韦启蒙 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4380-4392,共13页
为了解决蹬空开采过程中下伏采空区煤柱的稳定性问题,开展了侧限条件下的充填体-煤柱耦合承载压缩试验,研究不同充填体强度及充实率条件下煤柱的力学特性及其相互作用机理,分析充填体强度和充实率对煤柱的压缩特性、破坏形态、破坏强度... 为了解决蹬空开采过程中下伏采空区煤柱的稳定性问题,开展了侧限条件下的充填体-煤柱耦合承载压缩试验,研究不同充填体强度及充实率条件下煤柱的力学特性及其相互作用机理,分析充填体强度和充实率对煤柱的压缩特性、破坏形态、破坏强度和环向应变的影响规律,研究不同高度和强度的充填体内弹性模块上的径向应变特征,并据此建立充填体接顶和不接顶条件下的主动和被动约束分析模型。研究结果表明:充填体高度为90 mm的组合体在煤柱破坏之后的应力应变曲线表现为“阶梯式”变化,充填体高度为70和50 mm的组合体在煤柱破坏之后表现为“断崖式”下降;煤柱的破坏强度随充填体高度和强度的增长呈现非线性增长特性,随煤柱与充填体的单轴抗压强度差的减小而增加,煤柱的破坏形式随充填体强度的增加由剪切破坏逐渐过渡至劈裂破坏,充填体高度的增加可以显著提高煤柱破坏时的完整性和延长充填体包裹破坏后煤柱的承载过程。接顶条件下的充填体在轴向压缩后产生径向扩容为煤柱提供主动侧向约束,同时还要承受煤柱挤压充填体后,充填体为煤柱提供的被动侧向约束,而不接顶条件下的充填体仅为煤柱提供被动侧向约束;基于充填体接顶条件下与煤柱之间的受力分析,得到了充填体接顶条件下为煤柱提供的主动约束应力表达式,解决了充填体内主动和被动约束带来的拉压应变抵消后难以区分的问题,并利用摩尔-库伦准则得到了充填体不接顶条件下的煤柱破坏强度表达式。 展开更多
关键词 蹬空开采 充填开采 侧限压缩 充填体-煤柱 耦合承载
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残采区群柱遗煤资源绿色开采与地下空间开发技术挑战 被引量:1
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作者 冯国瑞 白锦文 +4 位作者 马俊彪 郭军 潘瑞凯 王凯 宋诚 《绿色矿山》 2023年第1期91-100,共10页
残采区遗留煤柱群(后文简称“群柱”)分布广泛,储量可观,且多为稀缺优质资源,具有良好的开采价值与潜力。残采区群柱遗煤资源长期滞留极易自然发火,污染环境、危害健康且加剧碳排放。残采区群柱遗煤资源受内在特征及外部环境影响可能会... 残采区遗留煤柱群(后文简称“群柱”)分布广泛,储量可观,且多为稀缺优质资源,具有良好的开采价值与潜力。残采区群柱遗煤资源长期滞留极易自然发火,污染环境、危害健康且加剧碳排放。残采区群柱遗煤资源受内在特征及外部环境影响可能会发生链式失稳,引发覆岩垮落、地表沉陷、动载矿压、瓦斯涌出、涌水溃砂(泥/煤泥)或火区扩展等多元灾害,并威胁安全绿色开采。残采区群柱遗煤资源开采还会形成大体积的采动空间,也是潜在的可开发“资源”,用于储CO_(2)、储氢、储油、储水等。残采区群柱遗煤资源开采面临的主要技术挑战包括:赋存状况如何精准勘探、附近积水如何超前处理、自然发火如何有效防控、周边积气如何充分处置、开采方法如何科学选择、围岩如何针对性控制等。群柱遗煤资源开采涉及到地下空间的“充填主动开发”与“注浆被动改造”,面临的技术挑战有:关键域充填/注浆位置在哪里、关键域充填/注浆材料用什么、关键域充填/注浆技术参数优化、关键域充填/注浆地下空间稳定运维等技术难题。上述研究有望为残采区群柱遗煤资源绿色开采和空间资源的高效开发提供科学指导与决策依据。残采区群柱遗煤资源的安全绿色高采出率开采与地下空间开发任重道远,需要严格遵守《煤矿安全规程》和地方各级政府部门制定的技术规范与要求,综合考虑精准勘探、积水处理、发火防控、积气处置、方法选择、围岩控制及其他隐患治理等,因地制宜开展群柱遗煤资源开采与地下空间开发的“安全论证-方案设计-理论突破-技术攻关-装备研制”,力争实现残采区群柱遗煤资源的绿色开采与地下空间开发基础理论与关键技术的突破,助力我国煤炭工业的高质量发展。 展开更多
关键词 残采区 群柱遗煤资源 绿色开采 地下空间开发 技术挑战
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钱营孜矿F_(22)高角度正断层防水煤柱留设宽度研究 被引量:6
15
作者 王浩杰 方家虎 孙萍 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第1期188-197,共10页
高地应力作用下煤层采动诱发断层活化引起的承压水突涌,是深部开采矿井水害的主要形式之一,而预留断层防水煤柱依然是防止断层活化导水最主要的方法。以钱营孜煤矿F_(22)高角度正断层为典型实例,依据已有的钻探、物探和巷探资料,基于煤... 高地应力作用下煤层采动诱发断层活化引起的承压水突涌,是深部开采矿井水害的主要形式之一,而预留断层防水煤柱依然是防止断层活化导水最主要的方法。以钱营孜煤矿F_(22)高角度正断层为典型实例,依据已有的钻探、物探和巷探资料,基于煤矿具体的水文地质和工程地质条件,以现场及室内试验数据为基础,采用有限差分数值分析方法对钱营孜矿F_(22)断层下盘靠近断层带的W3221工作面开采后防水煤柱的留设宽度进行了研究;同时根据理论公式对F_(22)断层防水煤柱的宽度进行了计算验证。结果表明:当煤柱宽度小于40 m时,断层带顶、底界面应力变化幅度及位移差会显著增加,煤层顶、底板的位移变化幅度也明显增大,断层带顶部出现塑性破坏区并且范围逐渐扩大;综合得出宽度为40 m的防水煤柱可有效防止断层活化突水。 展开更多
关键词 淮北矿区 正断层 防水煤柱 数值模拟 理论计算
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隔水煤柱采动渗流耦合失效特征及其合理宽度 被引量:3
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作者 李竹 樊建宇 +3 位作者 冯国瑞 张宏 祁承恩 张靖宇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4011-4023,共13页
采空区遗留隔水煤柱水浸软化及采动影响下的耦合失效,是诱发同层回采工作面突水事故的常见原因之一,探究采空区积水隔水煤柱失效特征及其合理宽度,对于矿井水害防治具有重要意义。以甘肃华亭砚北煤矿250209工作面同层上覆关闭采空区隔... 采空区遗留隔水煤柱水浸软化及采动影响下的耦合失效,是诱发同层回采工作面突水事故的常见原因之一,探究采空区积水隔水煤柱失效特征及其合理宽度,对于矿井水害防治具有重要意义。以甘肃华亭砚北煤矿250209工作面同层上覆关闭采空区隔水煤柱安全宽度为研究对象,通过理论分析及FLAC_(3D)数值仿真研究,分析了浸水侧煤体局部失效、坍塌及总宽度不足时隔水煤柱整体失稳灾变过程,揭示了水浸弱化、采动、渗流复杂影响下隔水煤柱内应力场、塑性区、渗流场耦合特征,掌握了不同煤柱宽度条件下隔水煤柱阻水能力及稳定性演化规律,提出了“渗水区+弹性压密阻水区+塑性区”3区联合型隔水煤柱宽度确定方法。结果表明:(1)隔水煤柱在覆岩载荷及采空区积水水压叠加作用下浸水侧下部煤体率先剪切塑性破坏,随着积水侵蚀渗透范围的扩张及不同程度浸泡弱化,诱发该区域煤体承载能力劣化及坍塌,最终导致隔水煤柱偏心压缩不均衡承载的倾倒失稳。(2) 3个阶段中隔水煤柱上部、中部、下部塑性区发育宽度不同,均呈现出沿煤柱高度方向自上而下逐步增加的现象,即隔水煤柱浸水侧下部塑性区扩展范围相对中部及上部更大,表明隔水煤柱底部区域更易形成导水通道,与理论分析相一致。(3)隔水煤柱中塑性区体积占据了渗水区总体积83%以上,是隔水煤柱导水的主要区域,弹性区体积占据了渗水区总体积的17%,尽管其占比较小,但其决定了渗水区范围的最大扩展边界,且弹性渗水区呈现出“高应力低渗透小范围”和“低应力高渗透大范围”应力渗透耦合特征。(4)隔水煤柱阻水能力取决于浸水侧渗水区与采动侧塑性区范围及其连通特性,隔水煤柱宽度为110和120 m时,渗水区与塑性区完全连通;隔水煤柱宽度为130、140和150 m时,渗水区与塑性区不连通,两者之间弹性压密阻水区宽度分别为5.5、11.5和23.5 m。基于此,将渗水区与采动塑性区相连通作为矿井水突破隔水煤柱的临界条件,提出了弹性压密阻水区宽度不小于20 m的“渗水区+弹性压密阻水区+塑性区”3区联合型隔水煤柱宽度确定方法,指出了合理宽度不宜仅将弹性核区占比大于31%、塑性区不连通等常规支撑型煤柱稳定性指标作为隔水煤柱稳定判别方法,还应考虑隔水煤柱的阻水性能。 展开更多
关键词 隔水煤柱 水浸软化 流固耦合 偏心压缩 弹性压密阻水区
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孤岛工作面防水煤柱留设宽度模拟分析及工程应用 被引量:1
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作者 于振子 李昂 +1 位作者 韩泰然 张波 《能源与环保》 2023年第7期266-272,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 平顶山矿区 孤岛工作面 遗留煤柱 煤柱留设 数值模拟
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台头前湾煤矿沿空留巷小煤柱合理宽度分析 被引量:4
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作者 卫小宾 《江西煤炭科技》 2023年第1期31-33,36,共4页
以台头前湾煤矿2S202-1综采面小煤柱沿空留巷为研究背景,采用理论计算得出合理的煤柱宽度为7.2 m;利用数值模拟软件分析了沿空留巷后不同煤柱宽度下的巷道围岩应力分布特征及塑性破坏区范围;结合现场实际生产条件,最终确定出小煤柱宽度... 以台头前湾煤矿2S202-1综采面小煤柱沿空留巷为研究背景,采用理论计算得出合理的煤柱宽度为7.2 m;利用数值模拟软件分析了沿空留巷后不同煤柱宽度下的巷道围岩应力分布特征及塑性破坏区范围;结合现场实际生产条件,最终确定出小煤柱宽度为10 m;根据现场条件,拟定沿空留巷支护方案;应用表明,该煤柱宽度和支护方案下的巷道变形量小,满足矿井正常生产需求,取得了良好的经济效益。 展开更多
关键词 沿空留巷 煤柱宽度 应力分布 塑性破坏区
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不规则残采区沿空巷道煤柱留设与支护探讨 被引量:2
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作者 常少锋 《江西煤炭科技》 2023年第4期66-69,72,共5页
为了确定不规则残采区沿空巷道煤柱宽度,以大阳煤矿3306工作面顺槽为工程实例,采用数值模拟和现场实测等方法探讨沿空掘巷煤柱宽度合理尺寸;分析表明,沿空掘巷过程中采用的煤柱宽度越宽,巷道两帮的围岩更加稳定;煤柱宽度在6 m以下巷道... 为了确定不规则残采区沿空巷道煤柱宽度,以大阳煤矿3306工作面顺槽为工程实例,采用数值模拟和现场实测等方法探讨沿空掘巷煤柱宽度合理尺寸;分析表明,沿空掘巷过程中采用的煤柱宽度越宽,巷道两帮的围岩更加稳定;煤柱宽度在6 m以下巷道围岩顶底板和两帮变形量较大,沿空掘巷煤柱尺寸范围在6~10 m可保障巷道围岩稳定,最终选用8 m宽的煤柱。现场观测表明,留设8 m煤柱时,在优化(补强)支护方案,即采用高强度高预应力锚网索联合支护后,巷道顶底板和两帮移近量满足安全生产要求,支护取得效果良好。 展开更多
关键词 不规则残采区 煤柱宽度 数值模拟 联合支护 围岩变形
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厚煤层综放首采工作面区段煤柱留设宽度研究
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作者 郭宝林 《当代化工研究》 CAS 2023年第16期83-85,共3页
为了避免煤炭资源的浪费,厚煤层综放工作面需要确定合理的区段煤柱宽度。以山西某矿2314工作面为工程背景,引进扰动因子和掘进因子修正了区段煤柱的理论计算公式,并根据煤柱应力现场实测和数值模拟手段来综合确定了工作面区段煤柱的留... 为了避免煤炭资源的浪费,厚煤层综放工作面需要确定合理的区段煤柱宽度。以山西某矿2314工作面为工程背景,引进扰动因子和掘进因子修正了区段煤柱的理论计算公式,并根据煤柱应力现场实测和数值模拟手段来综合确定了工作面区段煤柱的留设尺寸。研究结果表明,采用理论计算、现场实测、数值模拟研究手段分别得到的合理区段煤柱尺寸基本一致,综合各因素确定工作面煤柱留设尺寸为30m。 展开更多
关键词 厚煤层 综采放顶煤 首采工作面 区段煤柱 宽度
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