串草圪旦煤矿末采煤柱宽度合理留设

工作面开采的情况下停采煤柱的宽度的合理留设是保持巷道稳定的关键因素,合理的煤柱留设不仅可以有效的提高煤炭资源的回收率,也可以维护大巷的稳定性。本文以串草圪旦煤矿6102工作面为研究对象,运用数值模拟和理论分析相结合的手段,对停采煤柱的留设尺寸进行研究,通过对煤柱进行极限平衡的计算,确定合理的煤柱尺寸的上下限15 m～32.54 m之间,并结合数值模拟对保护煤柱宽度30 m、25 m、22.5 m、20 m和15 m等5种方案的巷道围岩的应力及塑性区分布状态,得出了保护煤柱的宽度为23 m,此时工作面的超前支撑压力对联络巷的影响较小,且煤柱内有宽度10 m左右的弹性核区,可保证煤柱的稳定性和阻止采空区内的瓦斯涌入联络巷内。研究成果成功应用于工程实践,为类似条件下煤柱留设提供了有益借鉴。     

基于极限平衡理论的大倾角区段的煤柱合理尺寸研究

针对大倾角综放开采区段煤柱留设尺寸的确定难题,建立了相应区段煤柱力学模型,并用极限平衡理论分析及数值模拟结合的方法,研究了煤柱尺寸的理论公式、应力分布、模拟分析。研究表明:区段煤柱合理留设宽度是煤柱两侧塑性区宽度和中心弹性区煤体的临界尺寸之和;揭示了不同宽度区段煤柱受上、下区段工作面采动影响时,区段煤柱支承压力分布规律曲线;得出孟家窑煤矿大倾角煤层区段煤柱宽度为25 m时即可保持稳定。研究结果在该矿5102工作面的成功应用,可为大倾角煤层区段煤柱合理尺寸提供理技术参考。     

采动应力叠加影响下区段煤柱合理宽度研究

针对崔家寨矿5#煤层具体开采条件,根据三维应力状态下煤(岩)体的极限平衡理论,推导煤柱两侧不同采动影响极限平衡区宽度计算公式,得出合理煤柱宽度理论值。继而采用FLAC3D模拟软件分析不同宽度煤柱受力状况及其倾斜方向上的应力场特征。数值模拟与理论计算结果综合对比,确定了适合崔家寨矿5#煤层条件的合理煤柱尺寸为6～7 m。研究结果为复杂应力条件下煤柱宽度的合理留设、巷道围岩稳定性控制等提供了参考。     

近距离采空区下综放工作面窄煤柱尺寸优化设计

基于701工作面地质条件和开采条件，采用理论分析和数值模拟等方法，对近距离煤层采空区下综放工作面窄煤柱的尺寸进行优化。根据内应力场和极限平衡区相关理论，确定窄煤柱的尺寸的下限和上限分别为4m和7m。对掘巷后和采动条件两种工况下巷道围岩位移和应力分布情况进行分析，结果表明，随着窄煤柱宽度的加大，围岩变形量呈先减小后增大的趋势|当窄煤柱宽度为6m时，巷道变形量最小，确定窄煤柱最优留设宽度为6m。研究成果为其他类似条件工作面的煤柱留设提供参考。     

区段煤柱留设宽度及耗散性研究

针对常村煤矿相邻工作面之间留设30m煤柱,巷道变形依然较严重的问题,通过经典极限平衡区理论公式计算,确定巷道最小煤柱留设宽度范围在6.7～7.58m;利用FLAC~(3D)数值模拟确定不同煤柱留设宽度方案中垂直应力和能量耗散情况分析,得出2015工作面巷道合理留设宽度为7m,能够保证巷道稳定性和煤炭回收率。     

复采煤层末采煤柱合理留设宽度研究

为优化煤柱留设宽度,提高采区煤炭采出率,确保工作面的回采推进速度,结合薛虎沟煤矿2-106工作面实际开采条件,运用理论分析与数值模拟相结合的方法对2-106B工作面停采护巷煤柱尺寸进行研究,通过对护巷煤柱进行极限平衡计算,确定留设合理煤柱尺寸应不小于20.32 m;通过FLAC3D数值模拟分析保护煤柱宽度为25,22,20,15,10 m条件下巷道围岩变形情况,得出留设保护煤柱宽度为22 m时,煤柱内集中垂直应力逐渐向稳定非对称拱形分布形态过渡,煤柱两侧产生一定剪破坏和拉破坏,但煤柱中部未破坏区域范围扩大,煤柱稳定性较好;煤柱留设宽度为22 m时,对2-106B工作面液压支架拆除的时间段护巷煤柱应力进行监测,结果表明,巷道围岩得到有效维护,并处于稳定状态。     

基于FLAC~(3D)模拟的沿空掘巷煤柱留设尺寸研究

针对某矿在倾斜中厚煤层条件下煤柱留设尺寸过宽、煤柱内部应力集中严重的问题,采用理论分析和数值模拟两种方法进行巷道窄煤柱留设尺寸的研究。首先对覆岩关键块结构参数进行分析,确定了基本顶沿工作面推进方向断裂长度L1=6. 12m,沿侧向断裂跨度L2=7. 05m,基本顶断裂位置L0=20. 16m,并进一步确定了断裂线位于实体煤上方;然后对窄煤柱留设尺寸进行理论分析,获得窄煤柱留设理论宽度范围6. 1～7. 4m;再制定煤柱模拟方案,利用FLAC~(3D)软件基于垂直应力、位移和塑性区等因素进行窄煤柱尺寸方案的模拟;综合研究结果确定合理窄煤柱宽度为7m;最后确定在巷道实际支护阻力条件下,覆岩关键块大结构能保持较好的稳定。通过窄煤柱留设尺寸研究,不仅改善了巷道围岩应力环境,而且提高了矿井资源回收率,增加了经济效益。     

沿空掘巷窄煤柱的合理留设与模拟研究

采用极限平衡理论对沿空掘巷窄煤柱的合理留设宽度进行了理论分析,得出煤柱合理尺寸为3.63~4.12 m,结合物理相似模拟试验分别对煤柱宽度为6.0、5.0、4.0、3.0 m时的矿压显现规律进行了研究与验证,得出窄煤柱合理留设宽度为4.0 m。山不拉煤矿3203工作面的矿压观测结果表明,窄煤柱留设宽度为4.0 m能够有效地控制巷道围岩变形,对类似条件下综采工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定有一定的指导意义。     

特厚煤层沿空掘巷煤柱塑性区宽度研究

为了解决特厚煤层条件下沿空掘巷围岩稳定性及掘巷煤柱留设合理宽度问题,本文以建新煤矿4203特厚煤层工作面为工程背景,建立极限平衡区应力方程,得到不同煤柱宽度条件下,煤柱体两侧向支承应力的分布特征,通过分析采空区侧煤柱和巷道侧煤柱塑性区宽度,得到沿空掘巷在特厚煤层条件下煤柱的合理留设宽度。试验结果表明：采空区侧塑性区宽度为2.58 m,煤柱侧塑性区宽度为2.61 m,煤柱核心承载区在不同煤柱宽度条件下,随着留设煤柱宽度的增大而不断扩大,集中应力区域也随之增大,最终确定特厚煤层条件下沿空掘巷煤柱合理宽度为10 m。由此可知,煤体完整性较好,巷道围岩稳定性得以控制,取得了较好的支护效果。     

近距离下伏煤层区段煤柱合理尺寸优化方法研究

针对近距离下伏煤层区段煤柱留设不合理导致的煤柱资源损失问题，文章采用理论分析与数值模拟相结合的方法，对近距离下伏煤层区段煤柱合理尺寸优化方法进行了研究。结果表明：煤柱宽度越小，煤柱所受载荷越集中，峰值应力向内转移，塑性区宽度随之增大；利用下煤层应力极限平衡区宽度理论修正式，计算得到区段煤柱保持稳定的最小宽度为17.17 m;结合数值模拟分析，下伏煤层区段煤柱宽度不应小于17 m,据此提出将辅运巷向运输巷方向移动6.8 m布置在低应力扰动区，确定合理煤柱宽度为17.2 m,有效释放了煤柱资源。     

深井综采工作面区段煤柱合理留设研究

为解决深井综采工作面区段煤柱合理留设的问题,以山西某矿综采工作面地质条件为基础,基于极限平衡区理论与弹性区理论,对煤柱宽度进行了计算,计算结果表明煤柱宽度不应小于13.87 m,最终确定煤柱宽度为14 m。根据现场对新掘巷道围岩变形量监测结果,根据新巷道围岩变形的监测结果,巷道顶部和底部的最大量约为150 mm,两帮的最大量约为140 mm。围岩变形量均在可接受范围内,表明该煤柱留设方案比较合理,具有一定适用性。     

深部沿空掘巷窄煤柱留设及覆岩稳定性模拟研究

针对山西某矿2224工作面巷道变形严重的问题,基于理论分析和数值模拟研究分析了沿空掘巷窄煤柱留设尺寸及其对覆岩结构稳定性的影响,首先理论确定窄煤柱留设尺寸为6.2～7.0 m;然后从垂直应力、位移和塑性区等方面进行窄煤柱尺寸合理性验证,确定合理窄煤柱宽度为7 m;最后基于工作面实际条件,确定覆岩结构在研究所得煤柱尺寸下能保持较好的稳定。研究结论能为该矿井生产提供较好的借鉴和指导意义。     

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。     

大采高综采工作面区段煤柱宽度优化

为最大限度地开采煤炭资源,减少区段煤柱的留设宽度,文章以斜沟煤矿18104和18106大采高综采工作面区段煤柱的留设为背景,通过理论分析与数值模拟的方法,分析了不同宽度区段煤柱的破坏范围及垂直应力分布特征,优化了大采高综采工作面区段煤柱的留设宽度,主要得到如下结论：理论计算得到两侧采空条件下和一侧采空区条件下煤柱的破坏范围分别为16.54m和5.61m,理论确定区段煤柱的合理留设宽度为20m;数值模拟结果表明,区段煤柱的留设宽度由30m减小至20m时,煤柱留设由“宽煤柱”向“窄煤柱”转变,煤柱破坏范围由16m减小至13m,变化不大,且煤柱中部仍存在一定宽度的弹性核区,同时,煤柱受到的最大垂直应力增长5.54MPa,并未超过煤柱的极限承载能力,煤柱仍具有一定承载能力;最终确定18104工作面与18106工作面之间区段煤柱的合理留设宽度为20m。     

王庄煤矿沿空掘巷煤柱合理宽度研究

针对王庄煤矿7105工作面辅助进风巷沿空掘巷煤柱宽度留设的问题,采用理论计算得出合理的煤柱宽度B≥8.08 m,运用FLAC3D数值模拟研究得出合理的煤柱宽度为8 m。综合数值模拟和理论计算结果,确定合理的煤柱宽度为8 m比较合理,建议在7105辅助进风巷掘进时按此尺寸留设煤柱。     

色连二矿区段煤柱留设理论分析及应用

针对色连二矿的地质条件,利用极限平衡理论、数值模拟及现场实践等方法,分析了122(中)05综采工作面煤体极限平衡区宽度及不同煤柱尺寸时柱体垂直应力、最大主应力的大小、分布情况,从而确定留设煤柱宽度12.0 m。实测结果表明,该煤柱尺寸改善了围岩受力状态,有效控制了巷道顶底板及两帮变形,为同类条件下煤柱留设提供了技术参考。     

厚煤层回采工作面区段煤柱的合理宽度

回采工作面区段煤柱宽度的合理性直接影响着采掘工作面的顶板控制及安全生产,是进行工作面布置和支护设计的重要依据.为确定福达煤矿合理的区段煤柱宽度,本文根据矿井的工程地质和开采条件,通过对煤柱内弹塑性区的理论分析,计算出煤柱的留设宽度,并结合数值模拟的方法,分析了不同尺寸煤柱下应力分布和破坏范围.通过煤柱留设后的矿压实测,最终确定了福达煤矿回采工作面合理的区段煤柱宽度为19 m.     

综放工作面区段煤柱合理留设研究

为合理留设某矿综放工作面的区段煤柱,保证回采巷道稳定和提高煤炭资源采出率,采用理论计算、FLAC 3D数值模拟和现场实测等综合研究方法对综放工作面区段煤柱留设进行研究。通过沿空煤体力学状态分析,得出应力极限平衡区宽度为1.77 m,应力降低区位于距巷帮侧8 m范围内,应力峰值影响区位于距巷帮侧8~45 m内,原岩应力区位于距巷帮侧45 m以远;通过理论计算与FLAC 3D数值模拟对不同区段煤柱宽度(3、5、7、10、15、20 m)的应力场和位移场特征进行分析后,确定合理的区段煤柱宽度为5 m;通过现场实际监测对上述研究成果进行了验证。结果表明,当区段煤柱宽度为5 m时,可兼顾煤炭资源回收和巷道优化布置,该区段煤柱留设方法可为类似条件下的工程实践提供依据。     

大采高大跨度工作面护巷煤柱留设宽度合理性分析

为解决红柳林煤矿5#煤层护巷煤柱合理宽度留设问题,以该矿25202工作面为工程背景,通过弹塑性极限平衡理论分析得出煤柱留设理论宽度为14.8 m,并对不同煤柱宽度支承压力分布特征进行了模拟研究,确定了护巷煤柱合理留设宽度在15 m时可保持煤柱巷道的稳定性,其结果与现场实测数据相吻合。     

高瓦斯综放工作面区段煤柱合理尺寸确定

为确定区段煤柱的合理尺寸,从保持煤柱稳定性所需宽度条件入手,建立煤柱两侧塑性破坏区理论计算公式。结合现场实测数据,提出留设煤柱宽度27、30、33 m 3种方案;利用FLAC3D数值软件分析了下区段工作面回采时煤柱及巷道的应力场及塑性变形特征。研究结果表明,当区段煤柱宽度为27 m时,煤柱两侧应力集中现象明显,塑性破坏深度包络帮锚杆全长且巷道边缘处于应力增高区,不利于巷道稳定;当煤柱宽度达到30、33 m时,巷道围岩情况明显改善。综合考虑3个"有利于"原则,确定常村矿2207工作面区段煤柱合理宽度为30 m。