近距离煤层下层煤应力分布规律研究

近距离煤层由于其煤层间距小,导致诸多巷道布置及支护问题。采用理论分析结合数值模拟的方法,对炉峪口煤矿8~#煤与9~#煤近距离煤层围岩应力分布规律进行研究。结果表明:在距采空区煤壁向实体煤方向20 m以外应力恢复到正常状态,为原岩应力区;8~#煤采空区煤壁对9~#煤层25 m左右的范围内有很强烈的影响,向煤柱下方20 m,向采空区下方5 m;对于9~#煤胶带下山巷道,其中心距采空区煤壁正下方5.4 m,该范围位于强烈影响区,特别是垂直应力产生了急剧的升高,增加了9~#煤胶带下山巷道支护难度,研究结果为下层煤回采巷道的位置选择和围岩的支护设计提供了合理的科学依据。     

近距离下煤层巷道布置位置对应力场影响模拟分析

为确定近距离煤层上煤层开采后下煤层巷道的合理位置,采用数值模拟的方法,假定上下煤层间距为8 m,分别模拟巷道距上煤层煤柱中心位置为0 m、5 m、10 m、15 m、20 m、25 m、30 m和35 m时的应力场垂直应力和水平应力分布。结果表明:煤柱下方为垂直应力集中区,巷道应尽量布置在采空区下方距离煤柱中心线15～30 m的位置;从水平应力的角度考虑,要将巷道布置在距离煤柱中心线15 m以外。综合垂直应力和水平应力对下煤层巷道布置的影响,确定下煤层巷道布置位置在距离煤柱中心线15～30 m之间比较合理。     

极近距离煤层采空区下巷道布置数值模拟

本文针对某矿近距离采空区下5~#煤层回采巷道的合理布置,运用FLAC~(3D)模拟上层煤回采后采空区与煤柱应力分布,回采巷道不同布置方式产生的塑性区。结果表明:(1)3~#煤回采后采空区形成泄压区,煤柱内部及下方应力集中,5~#煤层巷道顶板所受垂直应力与巷道至煤柱距离成反比。(2)巷道外错破坏严重,內错煤柱留设大,重叠布置时顶部出现范围塑性区,采取支护优化可控,从其经济角度考虑巷道采取重叠布置。     

浅埋煤层房式采空区下开采煤柱稳定性研究

房式采空区煤柱留设状况复杂,房柱及隔离煤柱结构的失稳对下位煤层回采工作面造成严重影响,为掌握浅埋煤层房式采空区下开采的矿压显现特征,确保煤矿安全生产,以石圪台矿2~#、3~#煤层为工程背景,通过理论分析和数值模拟方法,揭示了2~#煤层6 m×8 m房柱和20 m隔离煤柱带的应力场分布特征以及下位回采工作面过房式采空区的围岩应力特征和塑性区演化规律。结果表明:在2~#煤层房式采空区6 m×8 m房柱失稳结构下,3~#煤层应力处于卸压状态,应力降低16%;3~#煤层在开采过程中,超前支承压力最大峰值均处于2~#煤层留设20 m隔离煤柱及房柱失稳区域下方。     

西铭矿南六采区近距离煤层回采巷道布置研究

西铭矿南六采区8~#、9~#煤层距离近,9~#煤层开采时易受上部8~#煤层开采的影响,增加了巷道布置以及支护难度。采用理论分析、计算以及数值模拟的方法分析了影响下部煤层回采巷道布置的因素有上部煤层的保护煤柱以及上部煤层开采后底板的破坏情况。为避开上部8~#煤层残留煤柱的影响,由理论计算可得8~#与9~#煤层回采巷道的内错距离不小于8 m;通过数值模拟可得当内错距离大于10 m时,残留煤柱对下部煤层的影响最小。现场观测围岩变形验证了研究结果的正确。     

近距离煤层巷道布置数值模拟研究

为合理布置近距离煤层下煤层巷道及确定工作面间的煤柱宽度,确保巷道生产期间安全,根据矿压规律计算得出:13~#号煤巷道应内错8~#煤柱至少19m布置。经数值模拟结果分析:13~#煤巷道内错于煤柱中心线25m,与计算结果基本一致,从煤柱核区宽度及两侧塑性区宽度角度考虑,13~#煤层合理区段煤柱宽度为25m。     

近距离煤层下煤层工作面巷道布置数值模拟

为合理布置近距离煤层下煤层巷道,确定工作面间的煤柱宽度,确保巷道生产期间安全使用,根据矿压压力传递规律,对13~#煤巷道计算可知,13~#煤巷道应内错8~#煤柱,布置间距至少19 m。数值模拟结果表明,13~#煤巷道内错煤柱中心线25 m,与计算结果一致,从煤柱核区宽度及两侧塑性区宽度角度分析,13~#煤层合理区段煤柱宽度为25 m。     

近距离煤层采空区下动压回采巷道合理布置研究

为解决近距离煤层采空区下和上区段工作面动压双重因素影响下的煤层回采巷道布置问题,以小纪汗矿29205工作面为工程背景,在巷道围岩地质力学测试的基础上,运用FLAC数值模拟软件对29205正巷不同布置方式下围岩应力分布和塑性破坏特征进行研究,并结合围岩控制方面提出合理的支护措施,确定最佳巷道布置方式。研究结果表明:综合考虑各因素,29205正巷采用内错距离为中对中7m煤柱,实体煤柱为3m的布置方式,布置于8#煤采空区下方。     

近距离煤层采空区下巷道合理位置及围岩控制研究

为探求马兰矿12503工作面胶运巷合理的布置位置,利用FLAC3D数值模拟软件分别对巷道位于采空区下、煤柱边缘下及煤柱下时进行模拟研究,分析巷道在处于不同位置时围岩应力及塑性区分布特征,并根据数值模拟结果对巷道处于不同位置时分别给出支护参数。结果表明:12503工作面胶运巷的合理布置位置为距离02#煤层12503采空区下方大于14 m,距离煤柱边缘大于6 m处;当巷道布置于采空区下8 m、煤柱边缘时顶底板及两帮变形量大,需对支护参数进行优化,根据模拟结果显示优化支护参数后巷道围岩变形得到了有效控制。     

基于双屈服模型的采空区下特厚煤层破坏特性北大核心

为了研究上煤层采空区对其下伏近距离特厚煤层的影响,确定下煤层巷道布置内错距离;以国投塔山煤矿为背景,基于有限差分数值方法,运用双屈服本构模型实时修正手段,模拟了上煤层采空区垮落带岩体压实特性,阐明了采空区下伏煤岩层内应力场传递规律及塑性破坏发育范围;结合理论分析及现场钻孔窥视结果,验证了数值结果的可靠性,确定了下煤层回采巷道布置内错距离。结果表明:上煤层采空区内遗留区段煤柱下方应力场在下煤层中形成近似"正梯形"影响范围,上下影响宽度分别为32、56 m;遗留区段煤柱下方塑性区在下煤层中呈"倒梯形"分布,上下塑性区宽度分别为81.36、61.47 m;结合理论分析及现场钻孔窥视结果,最终确定下煤层回采巷道内错距离应为13.5 m。     

近距离煤层开采巷道布置合理性分析

以界沟煤矿8_220工作面机巷为研究对象,针对7_220工作面回采造成8_220机巷顶板不稳定的情况,运用极限平衡理论和弹性力学理论对煤柱一侧塑性区宽度和上位煤层底板应力分布规律进行研究。结果表明,7~#煤煤柱一侧塑性区宽度x_0为21.1 m,上位煤层开采后,原岩应力平衡状态被打破,在煤壁附近区域出现了应力集中区和卸压区。底板最大破坏深度h_(max)为15.91m,由塑性区宽度得出煤层底板最大破坏深度与煤壁的水平距离为7.41 m,采空区底板破坏区沿水平方向的最大距离为84.3 m。根据7~#煤层采空区左侧煤壁与8~#煤层回采巷道顶板中心线的相对位置不同,提出4套布置方案,通过综合分析,当煤壁与回采巷道顶板中心线距离为22 m时,回采巷道受力较小且均匀,塑性区分布不大,围岩变形量也很小,为最佳布置方案。     

近距离煤层群上煤层区段煤柱合理宽度研究

针对近距离煤层群上煤层留设的区段煤柱在煤柱下方形成一定区域的应力增高区,下煤层回采巷道受集中应力影响维护困难、严重影响正常生产这一难题,结合新柳矿地质条件采用UDEC2D数值计算及现场实测研究了煤柱下方底板集中应力分布特征,分析了下煤层回采巷道的布置方式对巷道围岩变形的影响,研究表明:上煤层残留煤柱越大,底板应力集中系数越大;在上煤层残留煤柱集中应力影响和本煤层工作面采动引起的应力重新分布耦合作用下,回采巷道顶底板及两帮移近量接近2000mm,巷道变形破坏严重。提出把巷道布置在采空区下方应力降低区内,减少本煤层区段煤柱宽度以及加强巷道超前支护可保证下煤层巷道稳定。     

采空区下极近距离煤层回采巷道合理位置的研究

采用数值模拟和场论分析的方法研究了嘉乐泉8#煤采空区下极近距离9#煤层回采巷道合理位置的选择问题,结果表明:8#煤残留煤柱支承压力使底板岩层中应力非均匀分布,其垂直应力σz的非均匀分布是巷道围岩的稳定性的主要影响因素;回采巷道应布置在采空区下垂直应力σz的应力降低区,以及巷道受力均衡区;嘉乐泉9#煤回采巷道布置在距8#煤残留煤柱边缘水平距离15 m的采空区下,经嘉乐泉煤矿9101工作面的回采实践证明了巷道布置的合理性。     

近距离煤层下分层巷道安全掘进技术

针对沙坪煤矿8~#煤上分层18201主、辅运巷煤柱及18201采空区下所布置的1811辅运巷掘进工作面,在巷道掘进过程中遇到部分巷道层间距低于4m,局部受力严重等问题,提出了近距离煤层下分层巷道掘进与支护方案,1811辅运巷I段和II段采取锚索加密支护及工字钢棚补强支护,采空区下方调车硐室口采取"锚索+W钢带"锁口和工字钢抬棚架设。结果表明,采用以上有效支护方式完全能够保证巷道掘进过程中及采煤工作面回采过程中的安全。     

近距离煤层采空区下方巷道支护技术

为确保近距离煤层采空区下方巷道使用安全,采用理论分析方法对近距离煤层采空区下方巷道围岩变形进行分析,并具体确定巷道支护方案.层间距大于5 m时采用锚杆、金属网、梯子梁以及锚索相结合支护方式;层间距小于5 m时,将锚索长度缩短至4.0 m并增加靠近上覆采空区煤柱侧巷帮锚杆数量,在巷道中部布置单体支柱等.现场应用表明,提出的回采巷道支护方案可以满足煤炭开采安全生产需要.     

新柳煤矿下位煤层巷道合理位置布置分析

针对新柳煤矿近距离煤层群开采的下位煤层巷道布置难题,综合采用理论分析,数值模拟及现场实测的方法,对新柳煤矿9#煤层不同煤柱宽度下,10#及11#煤层合采时巷道布置位置进行研究。结果表明:当煤柱宽度小于7 m时,煤柱整体进入塑性状态;煤柱下方岩层的垂直应力集中程度明显降低,下位煤层巷道布置可不考虑上位煤层煤柱影响,可采用外错式、内错式和重叠式布置形式。煤柱宽度处于7~10 m时,煤柱虽不能形成稳定煤柱,但整体未进入塑性状态,下位煤层巷道可采用内错式或重叠式布置方式。当煤柱宽度大于10 m时,煤柱能够形成稳定煤柱,其传递的集中载荷在底板形成较大范围的应力增高区,巷道布置宜采用内错式布置形式,内错距离为7 m左右。     

极近距离煤层多采空区下巷道稳定性影响因素及支护对策研究

针对大同矿区侏罗纪下组可采煤层多、层间距离近的特点,应用数值模拟对极近距离煤层多采空区下巷道稳定性影响因素进行了系统研究,研究结果表明近距离煤层群开采时,上层煤柱宽度越大,巷道越靠近采空区,层间距越大,下层巷道顶板受力越小,越容易维护。对巷道稳定性的影响从大小依次为煤柱下方不同水平位置影响大于层间距影响大于煤柱宽度影响。基于此,提出从巷道布置、支护措施、预爆破上覆煤柱等来解决极近距离煤层多采空区下巷道的稳定问题。     

近距离煤层群开采下层煤开切眼位置的确定

为了确定近距离煤层群开采时下煤层开切眼的合理位置,本文在对木瓜矿9~#煤层和10~#煤层近距离煤层开采地质条件分析的基础上,对上层9~#煤层开采后底板破坏深度及煤柱下方的支承压力分布情况及影响范围进行了力学计算,理论计算结果表明,10~#煤层回采巷道与9~#煤层巷道的内错距需不小于15 m;此外,利用FLAC3D有限元数值模拟软件对9~#煤层采后围岩应力与岩层移动情况进行分析,并在此基础上进一步分析其对下煤层矿压的影响,通过对比研究最终确定10~#煤层合理开切眼的位置,与理论计算结果基本一致,该布置方式可为近距离煤层群下煤层开采开切眼位置的选择提供一定的借鉴意义。     

采空区及煤柱下不同位置巷道稳定性分析

以嘉乐泉煤矿9号煤二采区及上覆8号煤采空区为背景,研究了下层煤巷道所受到近距离上覆煤层采空区及煤柱的影响。运用FLAC3D有限元软件分析了下层煤回采巷道与上覆煤层采空区及煤柱的水平、垂直相对位置不同时巷道周围的应力分布特征、屈服破坏范围及稳定性。研究表明:位于采空区下的区域为应力降低区,随着与采空区垂直距离增加应力逐渐增大,位于煤柱下的区域为应力升高区,在一定范围内随着距离增加应力逐渐减小。巷道应尽量布置在采空区下应力降低区,同时应内错采空区7 m以上,如遇特殊地段则要加强支护。     

完全无煤柱相互搭接工作面矿压理论研究

基于错层位巷道布置完全无煤柱相互搭接工作面的矿压显现特征,采用理论结合FLAC3D数值模拟进行研究.理论研究发现,错层位巷道布置与传统厚煤层沿煤层底板巷道布置首采面矿压显现特征相似,出现接续工作面后,上一区段采空区下方进风巷道和接续工作面采场上方岩层的矿压特征出现变化.通过对沿煤层底板巷道布置、沿煤层顶板巷道布置以及采空区下方巷道布置三种情况进行模拟,验证了错层位巷道布置接续工作面采空区下布置接续工作面处于低支承应力状态,采场上方垮落带高度增加的特点.