煤柱承载计算方法改进及尺寸优化

以禾草沟一矿为工程背景,通过监测相邻工作面区段煤柱侧向支承应力分布、内应力场分布范围,分析了工作面采动应力影响范围及程度,研究了不同区段煤柱宽度下采空区应力分布特征、区段煤柱载荷分布形态及演化特征。为15214工作面与15216工作面区段护巷煤柱留设提供依据。综合理论分析,得到结论:改进煤柱支承能力计算公式,并考虑煤柱尺寸效应对煤柱尺寸进行优化,将15214工作面与15216工作面之间的区段煤柱从之前的20 m调整到5 m。

区段煤柱宽度变化下工作面矿压危险性分析

区段煤柱的宽度会影响工作面矿压变化从而导致冲击危险的发生。以某煤矿工作面为研究背景,由于受到相邻的工作面的影响,该工作面回风巷道侧预留保护煤柱宽度发生变化,因此将工作面沿走向划分为小煤柱、小煤柱-集中巷和大煤柱3个区域。分别沿倾向和走向分析不同区域工作面矿压分布特征,分区分级进行危险区的划分。结果表明:3个区域中小煤柱-集中巷区域危险区分布最大,危险等级排序为小煤柱-集中巷区域>小煤柱区域>大煤柱区域。分析结果可为后续工作面卸压防控提供依据,做到精准防控,节省人力物力。

厚煤层区段煤柱合理留设宽度及支护参数优化研究

采动影响下厚煤层区段煤柱的合理留设是煤炭高效安全回采的重要因素。针对该问题依托中能煤矿3号煤2309工作面回风巷区段煤柱留设进行研究。根据围岩极限平衡理论计算出煤柱合理宽度为8m,结合Flac3D数值计算分析不同宽度煤柱垂直应力及塑性区,验证煤柱留设宽度不应小于8m;针对留设煤柱巷道应用差异化支护方法,对煤柱侧采用帮部3道锚索补强的方法进行围岩加固;针对浸泡煤柱、漏风、有害气体涌入等隐患采取煤柱局部注浆和表面喷浆的方式控制。结合矿压监测反馈表明煤柱留设宽度合理,支护效果良好,为类似厚煤层区段煤柱留设提供技术参考。

金达矿综放工作面区段窄煤柱宽度留设分析

为确定区段煤柱合理留设宽度,以金达矿10402综放面回风巷采空区侧的煤柱为研究背景,采用理论分析、数值模拟、工程实践等方法对窄煤柱合理留设宽度进行了探讨;通过理论计算确定区段煤柱尺寸不低于7.41m,结合数值模拟分析,最终确定区段煤柱合理宽度为10m;工程实践表明,区段煤柱留设10m时,该沿空巷道变形量较小,围岩保持了整体稳定,可以满足实际生产的要求。

浅埋工作面区段煤柱留设尺寸优化研究

为了掌握浅埋煤层矿压变化规律,同时解决因煤柱留设不合理而造成的煤炭资源浪费问题,以榆林双山煤矿308工作面与306工作面为工程背景,通过理论计算、数值模拟及工业性试验等方法,对306工作面区段煤柱合理留设尺寸展开研究。研究结果表明:极限平衡理论分析得出,煤柱内部弹性核区的宽度为3.8 m,区段煤柱极限宽度为11.4 m;数值模拟结果与现场实测数据相吻合。结合工作面实际生产地质条件,确定306工作面合理煤柱留设尺寸为11.5 m,并提出相应的巷道围岩支护方案。研究成果为浅埋煤层区段煤柱的尺寸留设提供了理论支持和技术指导,有助于有效提高煤炭回采率。

缓倾斜厚煤层区段煤柱合理宽度研究

以缓倾斜厚煤层综放沿空掘巷区段煤柱合理留设宽度为研究对象,根据山寨煤矿井下现场实际生产地质条件,通过理论计算、数值模拟及现场工业性试验,确定区段煤柱宽度合理留设范围。研究结果表明:理论计算得到煤柱合理留设宽度为4.2~6.8 m;数值模拟软件分析对比不同煤柱宽度下煤柱内应力分布规律,采空区侧支承压力影响范围为80 m左右,距采空区0~10 m为应力降低区;煤柱宽度小于6 m时,煤柱塑性破坏,承载能力较小;煤柱宽度为6 m时,煤柱内形成了应力核区,自稳能力较强;煤柱宽度大于6 m时,应力峰值和应力范围较大导致支护困难;最终确定3506综放工作面区段煤柱最优宽度为6 m。现场矿压监测数据表明:沿空掘巷围岩变形控制效果良好。

深部长大工作面大区段煤柱宽度研究

为了确定五阳煤矿深部长大工作面区段煤柱的宽度,采用理论结合实践的方法,分析不同煤柱宽度条件下覆岩空间结构特征及其对煤柱支承应力影响,提出考虑外部支承应力和内部承载能力的煤柱稳定性评估和宽度确定方法。研究表明,深部长大工作面采空区以触矸线、覆岩移动线为界,可划分得到不同的覆岩空间结构分布;煤柱两侧暂时稳定的“空间结构”是形成煤柱支承应力主要载荷来源;不同煤柱宽度决定了相邻采空区岩层“隔离-接触-贯通”状态及其演化特征;煤柱整体失稳“p-R”判据是平均支承应力p大于平均极限承载强度R。应用成果对该矿深部采区煤柱宽度分析,45m大区段煤柱能够控制覆岩空间结构稳定。

中厚煤层区段煤柱合理留设宽度分析

工作面开采过程中区段煤柱合理留设宽度对矿山提高回采率及巷道围岩稳定性具有重要作用。以彬长矿区某矿综采工作面区段煤柱留设为研究背景,通过区段煤柱宽度理论计算,得出煤柱宽度为7.9~9.8 m。利用数值模拟方法分别对8 m、10 m、15 m煤柱宽度条件下工作面开采过程中的煤柱垂直应力、水平应力和位移进行研究,发现从平衡应力场状态出发,留设8~10 m宽度煤柱以确保应对较长时间尺度下煤岩体非塑性状态的蠕变和流变;而从平衡后的位移场出发,选择留设8 m煤柱即可满足其变形很小且有一定有效宽度并处于良好弹性状态,同时能够发挥其对顶底板岩层的支承作用和对巷道的保护作用。综合分析相关结果并应用于工程实践中,得出了区段煤柱合理留设尺寸,为类似条件下区段煤柱的留设提供了依据。

特厚煤层大采高综放开采区段煤柱留设宽度研究

针对特厚煤层大采高综放开采区段煤柱合理留设的问题,以同发东周窑煤矿为工程背景,采用弹性力学极限平衡法求得煤柱合理的理论留设宽度为20.87~24.08 m,利用工程类比法得到该煤矿上区段采空区煤柱侧严重塑性破坏区宽度约为4 m.运用FLAC3D数值分析软件对四种煤柱留设方案下煤柱内部的垂直应力、塑性破坏特征及巷道围岩的变形量进行剖析,以确定该煤矿区段最合理的煤柱留设宽度.结果显示:窄煤柱受大采高综放开采的特厚煤层和下区段回采双向侧向支承压力叠加的影响容易失稳变形破碎.综合考虑,最终确定该煤矿区段煤柱合理留设宽度为24 m.

东胜矿区浅埋煤层区段煤柱宽度优化设计

针对东胜矿区煤矿开采过程中区段煤柱宽度过大造成资源浪费问题,以双欣矿业4107工作面为工程背景,通过理论计算、数值模拟和现场工程实践等方法对合理的区段煤柱宽度进行了研究。理论计算得出合理的区段煤柱宽度为9.05~10.62 m。数值模拟结果表明:工作面回采后,在距采空区边缘9.5 m的位置,煤层及顶底板中的垂直应力在6.15 MPa左右,应力集中系数为1.17,仅略高于原岩应力;当区段煤柱宽度为10 m时,作用在区段煤柱上的垂直应力呈“马鞍形”分布特征,证明煤柱中间存在弹性核区,煤柱能够保持稳定。现场实践表明,当区段煤柱宽度为10 m时,巷道顶板离层最大为11 mm,两帮移近量最大为101 mm,采动应力对巷道围岩变形的明显影响范围不超过22 m。

厚煤层综放首采工作面区段煤柱留设宽度研究

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。

郭家河煤矿区段煤柱合理宽度的确定与围岩控制研究

针对郭家河煤矿2308工作面邻旧采空区区段煤柱宽度设计问题,结合弹塑性极限平衡耦合弹性核理论计算得出合适煤柱宽度为32.5~48.5 m,通过FLAC^(3D)数值模拟软件得出具体煤柱尺寸为40 m。经监测,巷道顶底板、左帮、右帮最大位移量分别达到78 mm、65 mm、103 mm、92 mm,围岩变形得到了有效控制,并在一定程度上验证了40 m宽度煤柱的合理性。

剧烈采动影响下沿空巷道煤柱尺寸优化研究

为确定陕西正通301工作面区段煤柱合理尺寸,采用数值模拟和理论分析的方法,计算和分析了不同煤柱尺寸条件下沿空巷道的变形和受力。结果表明:沿空掘巷煤柱尺寸在5~8 m范围可保障巷道稳定,7m时最佳。现场观测表明,煤柱尺寸7 m时可以满足现场的安全生产需求,研究结果可为矿井后续开采设计提供依据。

断层影响下区段煤柱合理宽度研究

为避免高应力区段煤柱对工作面开采带来的不利影响,本文以受断层影响的山东新河煤矿区段煤柱为例,采用理论计算、工程类比和数值分析相结合的综合研究方法,对断层构造影响下深部高应力区段煤柱的合理宽度展开研究。基于极限平衡理论和工程类比综合确定合理区段煤柱宽度约为90 m;数值分析结果表明该宽度区段煤柱能够保持稳定;提出了高位岩层断顶卸压的煤柱稳定性控制方案。研究成果可为类似地质及生产技术条件下区段煤柱宽度的确定、工作面布置及安全开采提供指导。

3113工作面区段煤柱宽度优化与应用效果

针对大平煤业工作面煤炭资源回采率低、巷道变形大及巷道维护费用高等问题,本文以大平煤业3113回风顺槽为工程背景,综合运用理论分析、数值模拟方法进行设计、优化,确定区段煤柱合理宽度为6 m,现场采用“非对称性”支护方案,有效控制了巷道围岩变形,达到了沿空掘巷支护效果,确保了3113回风顺槽的安全使用。

大采高超长工作面顶板垮落规律及煤柱宽度研究

针对榆神矿区大采高长走向超长工作面煤层条件下矿井高强度开采导致的煤柱长期维护困难等问题,以小保当一号煤矿112203、112204回采工作面及其两巷为研究对象,分别采用现场实测、理论研究、仿真模拟的方法,对双掘两采巷道两次采动工作面顶板垮落规律进行分析,优化大断面长走向双掘两采巷道煤柱宽度,为双巷布置优化围岩应力环境,实现矿井综采工作面安全高效开采。

中厚煤层区段煤柱留设宽度理论确定

依据GB50218-94工程岩体质量级别及相应质量定性特征描述,综合考虑顶板完整程度和软硬程度,以及巷道位置、巷道与煤层尺寸等因素,从应用的角度出发将巷道围岩划分成6种组合类型,依据Mohr-Coulomb准则和Kastner方程,确定出了中厚煤层区段煤柱留设宽度的理论计算公式,并应用于东保卫煤矿三采区36#煤层回采巷道布置当中,收到了良好的技术与经济效果,该研究对确定区段煤柱合理留设宽度具有参考作用。

极近距离煤层群开采区段煤柱合理宽度的研究

极近距离煤层群开采,上下两层煤区段煤柱留设宽度问题,一直是百良旭升煤矿安全生产所关注的焦点之一。基于理论计算得出,上煤层区段煤柱的最小宽度为11.88m,下煤层回采巷道的内错最小距离为2.33m。同时借助于UDEC数值模拟软件,分析上煤层在不同区段煤柱宽度条件下的区段煤柱的应力分布、塑性区分布规律,得出上煤层区段煤柱的最小宽度为12m;上煤层采空区残留的区段煤柱宽度为12m时,下煤层回采巷道在采用内错式布置时,下煤层回采巷道内错距离为3m。综合分析以上结果表明:上煤层合理区段煤柱留设为12m,下煤层区段煤柱宽度为18m比较合理。研究结果为缓解该矿的采掘关系紧张、提高煤炭资源回采率、回采巷道围岩的稳定性提供了理论支持。

浅埋煤层大采高区段煤柱合理宽度留设研究

以陕北某浅埋煤矿工作面5-2煤为对象,研究浅埋煤层大采高综采工作面区段煤柱的合理宽度问题。通过弹塑性极限平衡理论方法以及FLAC数值方法进行分析,提出5-2煤合理的区段煤柱留设尺寸为16 m。工程实践表明,巷道的顶、底板变形量最大为36.2 mm,两帮移近量最大为38.2 mm,保证了工作面的安全回采。

铜川矿区区段煤柱宽度优化研究

针对铜川矿区区段煤柱宽度偏大、采区采出率偏低等生产实际,综合采用现场实测、理论计算、经验公式、数值模拟等方法进行了煤柱宽度的优化研究。理论分析与实测表明,在目前的工字钢梯形棚支护条件下,区段煤柱靠近巷道侧的塑性区宽度为4-5 m,靠近采空区一侧的塑性区宽度为5.2 m,煤柱内部弹性区宽度按2.5-4.6 m考虑为宜。据此结合该矿区当前的开采深度,通过离散元数值软件进行了不同煤柱留宽的效果检验,最终确定在工字钢架棚支护的条件下,区段煤柱的合理留宽为20 m。