界沟煤矿82101工作面留设防砂煤柱开采可行性分析

为进一步开采8₂101工作面留设煤岩柱，结合界沟煤矿的工作面概况和水文地质资料，采用FLAC^3D软件模拟在煤矿开挖后覆岩移动带来的竖向应力、剪切应力和位移的变化，分析和判断在实际过程中可能发生的事件。结果表明：在煤层开采过程中，围岩受到上部覆岩应力作用发生变形沉降，但随着挖掘深度加深，沉降变化不明显；故在实际开挖过程中适当地采取一定的支护措施，8₂101工作面留设防砂煤柱开采是可行的。     

弱导水性断层防水煤柱的留设

为了防止断层底板水突出,需保留合适宽度的断层防水煤柱。以弱导水性F29断层为例,用已有的断层防水煤柱留设的计算方法及原则,计算出F29断层防水煤柱留设宽度。根据公式的来源与断层突水机理,讨论原计算公式的不合理性,认为公式中应加上反映断层导水性的断层破碎带宽度和屈服带宽度,在此基础上推导出新的断层防水煤柱留设宽度,并论证其合理性。     

108工作面松散层下开采技术可行性分析

分析了108工作面工程地质特征,从煤层顶底板岩芯完整性及岩芯样品的力学试验得出,108工作面顶板覆岩类型属于中硬覆岩类型;基于"三下"规程与相邻矿井覆岩破坏实测成果,预计了"冒高"为9.7m,最少需留设煤岩柱高度为16.3m;并用"大井法"与水文地质比拟法预测矿井涌水量,预计正常涌水量25 m3/h,最大涌水50 m3/h。为108安全开采提供了依据。     

厚松散含水层下覆岩破坏规律分析

以钱营孜煤矿东一采区的工程实例为背景，运用FLAC^3D软件对工作面开采进行数值模拟，结果显示“两带”即覆岩垮落带和导水裂隙带的发育高度分别为10.9 m和42 m。设计并施工了两个采后“两带”高度探查孔，显示工作面垮落带高度实测值为10.66～12.00 m,导水裂隙带高度实测值为40.87～44.87 m,与按规程理论计算和数值软件模拟所得结果接近，可作为相似条件下工作面煤岩柱留设与安全评价的依据。     

五沟煤矿1031工作面防水煤柱留设分析

在分析五沟煤矿地质、水文地质基础上,建立了数值分析模拟模型,利用FLAC3D数值模拟软件分析1031工作面开采“两带”高度,获得了顶板岩层应力与应变演化特征。采用不同方式预测了工作面不同开采区域“两带”最大发育高度,确定了含水层下防水煤岩柱的合理留设,制定了安全调控技术措施,由此可解放煤炭资源量20余万t ,对含水层下安全开采具有重要的推广应用价值。     

孙疃矿第四含水层分布特征及富水性评价

为研究新生界第四含水层“四含”对于第一水平上覆安全煤岩柱留设类型的问题,通过钻探、岩芯取样、土工试验、X-射线衍射、电镜扫描半定量分析、抽（注）水试验等方法手段,研究了孙疃矿7-211工作面松散层底部第四含水层“四含”岩性特征、矿物成分及其厚度分布和富水性特征,依据《煤矿防治水规定》及抽水试验结果,分析得出了7-211工作面“四含”为“弱富水性”含水层类型,需留设防砂安全煤岩柱的结论。探明和正确评价工作面松散层底部“四含”的富水性特征,对于确定留设安全煤岩柱类型,提高煤炭资源的回采率,充分开发和利用煤炭资源具有重要的现实意义,也为矿井实现持续正常的安全生产提供可靠依据。     

采煤面顶板覆岩破坏模拟试验研究

采煤工作面开采过程中"两带"高度值是指导矿井防水煤柱留设、保证矿井安全生产的重要参数,试验以内蒙古某矿3-1煤层首采面为地质模型,通过模拟其开采过程,运用并行电法系统,确定"两带"高度值及其变化特征。同时在给定边界条件和初始条件下,运用数值模拟方法,获得顶板应力变化分布图。综合分析模拟试验结果,判定该工作面回采过程中垮落带高度为40m,导水裂缝带最大高度为80m。根据不同时间电阻率分布图和垂向应力分布云图,可清晰分辨出煤层顶板覆岩破坏的过程和规律,可为煤矿安全生产提供参考。     

特厚煤层综放工作面沿空掘巷小煤柱合理宽度留设研究

为了研究特厚煤层综放工作面沿空掘巷小煤柱合理留设宽度,以麻家梁矿14203-1胶带运输巷为研究对象,通过理论计算和数值模拟研究,得到麻家梁矿14204采空区稳定后侧向支承应力降低区范围,为0～12 m,并分析3,5,7,9,11 m等不同煤柱宽度下煤柱塑性区分布和垂直应力分布特征.结果表明:煤柱宽度小于7m时,煤柱全部塑性破坏,处于应力降低区;煤柱宽度大于7m时,煤柱中部出现弹性区,弹性区随煤柱宽度的增加而增大,煤柱中部垂直应力开始超过原岩应力.因此,留设7m煤柱宽度即可完全满足麻家梁矿安全生产需求.研究结果可为特厚煤层综放工作面沿空掘巷小煤柱合理宽度留设提供参考依据.     

窄煤柱沿空掘巷巷道围岩变形影响因素及非对称支护技术研究

为确定窄煤柱沿空掘巷巷道围岩变形影响因素和围岩控制方案,以晋能控股集团煤业集团有限公司隆博煤业有限公司8507工作面回风巷为工程背景,基于正交试验和FLAC3D数值模拟试验对沿空掘巷巷道围岩变形影响因素、不同条件下巷道围岩变形特征、4～10 m不同宽度煤柱的塑形区破坏范围、巷道围岩应力分布和顶板位移特征进行研究.结果表明:在煤柱宽度、煤体内聚力、煤体内摩擦角、直接顶厚度和顶板强度5种影响因素中,煤柱宽度对巷道围岩变形影响最显著;随煤柱宽度增加,巷道围岩塑性区破坏和变形主要表现在窄煤柱帮、顶板、底板和实体煤侧等部位,塑性区范围变化较小;合理的煤柱留设宽度为8m;巷道围岩变形为非对称性变形,煤柱侧巷道顶板和帮部变形显著大于工作面开采侧的.根据窄煤柱沿空掘巷巷道围岩变形特征,提出"顶板和两帮锚网索+钢带、窄煤柱帮贴帮槽钢梁+注浆加固补强"的非对称支护方案.现场工业性试验结果表明,煤柱留设宽度和支护方案合理,巷道变形后能够满足工作面开采需要.研究结果可为类似地质条件下窄煤柱沿空掘巷巷道围岩控制提供参考依据.     

似椭圆法留设保护煤柱及精度分析

针对目前传统留设保护煤柱的方法存在的问题进行了分析，基于保护地面一点的原理，得出了保护地面一点的公式，进而提出了似椭圆法留设保护煤柱的原理，给出了留设保护煤柱的方法与步骤．实例分析表明，与传统垂直断面法相比，似椭圆法留设保护煤柱可以大大解放“三下”呆滞煤量．依据保护煤柱围护带留设的目的，通过对似椭圆法留设保护煤柱的精度进行分析，确定了似椭圆法留设保护煤柱围护带的宽度，并对其围护带宽度的合理性与适用性进行了探讨．     

新庄铜铅锌矿含水层下防水矿柱留设计算分析

为研究渗流场和应力场共同作用下防水矿柱宽度合理留设问题,结合新庄铜铅锌矿17A号勘探线的实际地质条件,运用数值模拟计算软件FLAC~(3D),研究了初始渗流场的孔隙水压力和渗流速度矢量分布特征,计算了矿体回采充填过程中7个工作面的涌水量,并模拟了工作面顶板的导水裂隙带分布情况,与经验公式算得的防水矿柱高度进行比较.模拟结果表明,工作面与含水层的距离越小,渗流速度越大,涌水量越大,导水裂隙带范围越大,突水的危险也就越大;从渗流场涌水量和应力场导水裂隙带两方面来综合衡量,防水矿柱留设的高度取为40m,相比经验公式的结果提高了矿体利用率.     

柴里煤矿留设12m煤柱的开采上限研究

通过水文地质分析,对留设12m煤岩柱条件下的开采上限进行了研究。通过采取一定的安全技术措施,取得了试采成功,采出煤量4.3×105t,经济效益明显。     

高瓦斯煤层群保护层工作面留设煤柱合理宽度

以神东矿区保德煤矿高瓦斯煤层群为工程背景,对保护层8~#煤层留设煤柱的自身稳定性及其对被保护层的卸压效果进行研究.结果表明:煤柱宽度越大,则煤柱内部塑性区占比、垂向应力、水平变形均越小,煤柱稳定性越高;煤柱下方卸压盲区中不同底板深度处的垂向应力与煤柱宽度呈不规则关系,据此将煤柱底板不同深度区域划分为垂向应力-底板埋深负相关区(底板埋深0～15 m)、垂向应力-底板埋深过渡区(底板埋深15～30 m)、垂向应力-底板埋深正相关区(底板埋深大于30 m)3个区域;煤柱宽度对完全卸压区域的范围及卸压程度几乎无影响,11~#煤层完全卸压后膨胀变形量达0.7%,最小垂向应力仅为0.57 MPa;11~#煤层卸压盲区宽度为57 m,现场实测结果与数值模拟结果基本吻合.综合考虑煤柱稳定性、被保护层卸压效果、资源回收率方面因素,建议将保护层8~#煤层中留设煤柱宽度优化为25～30 m.     

康家湾永久防水矿柱安全开采可行性

康家湾矿是典型的大型水体下矿床,开采技术条件极其复杂,而留设大量永久防水矿柱,造成资源积压．分析了矿区内主要构造对顶板围岩及含水层影响、顶板与隔水层和相对隔水层位置关系、含水层及勘探钻孔对矿柱回收的影响;计算了冒落带和导水裂隙高度及安全开采深度;用ANSYS有限元软件模拟了空区上覆岩层稳定性及最大允许暴露面积．结果表明,断层不会连通空区与水体,矿柱顶板围岩稳固,与含水层的隔水层和相对隔水层厚度在190m以上;充填未接顶高度应控制在2．0m内,采动后的安全厚度应大于65m;对空区及时、高质量充填有利于永久防水矿柱的回收;理论的采空区极限暴露面积可达3360—4000m^2．因此,在满足以上研究参数条件下,采用充填法对康家湾永久防水矿柱进行回收是完全可行的．     

综采面末采段回撤通道煤柱荷载与宽度确定方法

针对综采面在末采阶段回撤通道易出现支架压死和围岩变形量过大的问题,在理论分析的基础上提出了末采阶段工作面煤柱和通道间保护煤柱荷载转移的力学机理,给出了2种煤柱的荷载计算公式及保护煤柱合理宽度的确定方法.研究表明,工作面煤柱宽度减小到4~6 m时,其应力会迅速增大并发生塑性变形,此时应采取让压措施以减小或避开工作面在贯通时的顶板来压,并且在工作面煤柱强度降低后压力会向通道间保护煤柱转移.利用此研究成果确定了张家峁煤矿14204工作面末采阶段的让压位置为6m,保护煤柱留设宽度为25m,现场监测结果与理论分析结果较为接近,该工作面主、辅回撤通道最大顶板下沉量分别为132.07mm和7.54mm,未出现压架事故,实现了工作面的安全回撤.     

告成矿滑动构造下导水裂隙带高度分析

为了研究告成矿滑动构造下不同类型顶板的导水裂隙带发育高度,结合告成矿地质采矿条件,利用GMS软件对25采区上覆岩层信息数字化,经算法插值后生成三维地质模型,得到了滑动构造的产状特征。基于地质模型,通过岩层拉伸率计算和数值模拟等方法,对告成矿采空区不同类型顶板的裂隙带高度进行研究。结果表明:滑动构造下的导水裂隙带高度低于常规地质采矿条件下的;滑动构造带以较厚且易碎的特征赋存,煤层采出后主要以变形为主,不易发生断裂,不能形成由下至上贯通的导水裂隙,具有一定的隔水性;滑动构造条件下,在应用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中导水裂隙带计算公式时,需考虑顶板岩层的力学性质等因素。     

磷钼酸根和金属/氢-氧-三苯基膦单元构筑的杂化材料

采用水热合成手段，以磷钼酸为多金属氧酸盐(简称多酸)建筑块，三苯基膦为有机配体，通过自组装的方式制备了一种无机-有机杂化化合物，通过X-射线单晶衍射技术确定其分子式为H₁₅{(PMo₁₂O₄₀)₂[MoO₄-(PPh₃)₄]₂[NaO₃-(PPh₃)₃][(H₂O-PPh₃)₃](化合物1)。该化合物是由[PMo₁₂O₄₀]^3-、[MoO₄-(PPh₃)₄]^2-、[NaO₃-(PPh₃)₃]^5-和H₂O-PPh_3<...     

变宽沿空窄煤柱巷道围岩变形机理及控制技术研究

针对苏村煤业150101工作面回风巷掘进期间巷道围岩严重变形的情况,采用数值模拟、理论分析等方法对巷道变形破坏特征和破坏机理进行了分析。结果表明:护巷煤柱宽度不同,对沿空巷道围岩的应力分布及变形有较大影响,过大和过小的煤柱尺寸均不利于巷道围岩的稳定;苏村煤业150101工作面回风巷合理的煤柱宽度为5~6 m。在此基础上,结合合理的煤柱留设宽度,提出了变宽沿空窄煤柱巷道分段围岩稳定控制技术,对不同煤柱宽度进行分段,针对各个分段特征进行不同强度的支护。工业性试验结果表明,采用分段支护技术后,各分段沿空巷道围岩变形获得很好的控制效果,在类似地质条件下可以推广应用。     

含山陶厂石膏矿构造应力场数值模拟分析

为了分析井田内主要构造断裂的导水性,为断层岩柱留设提供依据,运用有限元法的三维数值模拟程序,对陶厂石膏矿现代构造应力场进行了模拟。模拟结果表明,在断层F17附近存在较大的压应力,在F1及F2断层附近的石膏矿体中存在拉应力,在石膏矿体中的应力水平相对较低且均一。断层附近的Z方向的应力相对石膏矿体的应力低。应力矢量分布中拉应力矢量主要分布在石膏矿体靠近断层附近,随着石膏矿体与断层距离的增加,逐渐转化为压应力,而在断层的交汇处压应力值较高。     

吉克煤矿首采区上行开采可行性分析

通过理论计算和数值模拟方法,对吉克煤矿首采区M11煤层上行开采的可行性进行了研究。结果表明,计算得出M11煤层开采后覆岩最大垮落带高度为8．47m,导水裂隙带高度为21．1m-32．4m,M9煤层位于导水裂隙带之内。数值模拟结果表明,M9煤层内部的垂直应力显著下降,垮落带和导水裂隙带高度分别为10m和36m,M11煤层开采对M9煤层的卸压效果明显。首采区利用M11煤层作为M9煤层的解放层是可行的。