深部煤层合理煤柱留设尺寸理论研究

针对常村矿2105工作面留设煤柱尺寸过大,煤柱内部应力集中严重的问题,基于该矿地质条件进行合理煤柱留设尺寸研究,基于弹塑性力学理论和极限平衡区理论,首先确定煤柱上下两侧极限平衡区合理尺寸为4. 29 m和4. 35 m,然后确定煤柱上下两侧弹性区合理尺寸为2. 46 m和2.67 m,最终确定煤柱合理宽度为13. 87 m.基于理论煤柱尺寸范围,进行煤柱方案数值模拟,确定合理煤柱宽度为14 m,研究结果为矿井实际生产提供了理论指导,效果显著。     

文明煤矿地表建筑保护煤柱尺寸的留设

 为了保护文明煤矿地表变电所与民宅，采用留煤柱保护法，文中针对合理的煤柱尺寸展开研究。研究中首先按照规程中的方法对煤柱尺寸进行计算，得到需要留设的煤柱尺寸107m-156m。随后采用计算机数值模拟对110m，120m,130m,140m,150m展开计算，最终确定煤柱尺寸不小于130m，在此基础上，对5#煤层一采区首采工作面位置进行设计，与35kV变电所距离为164.8m，与住宅距离为186.7m。     

护巷小煤柱留设的可行性研究

从数值模拟、矿山压力理论分析和经验公式计算等多方面综合分析,确定防护小煤柱的合理尺寸。以某矿新331工作面合理小煤柱的宽度留设为例,采用数值模拟方法,分别获得顶板下沉、底臌、两帮的位移值,分析发现,当煤柱尺寸为4.5m左右时,巷道各部分的位移已经趋于稳定;从矿山压力理论分析,合理小煤柱尺寸为4.0-4.5m之间;根据经验公式可以求出该煤矿小煤柱的留设宽度为4.5m。综合分析可以确定,该煤矿护巷小煤柱的合理尺寸为4.5m。结果表明,用本文研究方法确定合理的煤柱留设尺寸,是相对比较准确的,在以后的实践中具有重要的参考价值。     

浅埋煤层区段煤柱稳定性实验分析及应用

为了确定南梁矿合理的区段煤柱尺寸,在相似模拟实验原理的基础上,设计了区段煤柱不同尺寸的平面模型和立体模型并进行煤柱的稳定性研究。平面模型模拟实验表明,在采高2 m、埋深100 m左右的情况下,宽10 m的煤柱能保持一定稳定性,宽12 m的煤柱在顶板垮落时基本能保持稳定;准立体模型架中对煤柱稳定性评价实验表明,在宽12 m的区段煤柱两侧工作面都垮落时,煤柱上应力可能超过煤柱长时强度而失稳。综合分析南梁矿的地形地貌和煤柱的稳定性,确定该矿区段煤柱合理尺寸应为14 m,与原宽20 m的区段煤柱相比,煤柱尺寸减小了30%,提高了煤炭资源回采率。     

基于能量耗散留设窄煤柱合理尺寸研究

针对某矿2101W工作面巷道煤柱留设尺寸不合理,巷道变形严重的问题,利用能量释放的方法进行沿空掘巷窄煤柱留设研究,确定工作面窄煤柱合理留设尺寸;首先基于理论计算确定窄煤柱留设尺寸范围为6.29～7.11 m,然后设计煤柱方案,利用FLAC~(3D)并结合热力学定律进行可释放弹性能的分析,确定沿空掘巷合理煤柱尺寸为7 m。     

区段煤柱合理尺寸理论分析及数值模拟研究

为确定神树畔煤矿3煤采区区段煤柱合理尺寸,采用理论分析和数值模拟相结合的方法对区段煤柱大小、垂直应力、支撑压力分布规律进行研究,研究结果表明:理论分析得出煤柱宽10 m时垂直应力值为7. 83 MPa;数值模拟得出煤柱合理尺寸为10 m,垂直应力7. 34 MPa;综上,对比分析得出煤柱合理留设宽度为10 m。     

区段煤柱内沿空掘巷窄煤柱留设尺寸研究

为了解决区段煤柱内沿空布置瓦斯通排巷时合理确定留设煤柱尺寸的问题,以白芨沟煤矿布置010203工作面瓦斯通排巷为工程背景,通过采用理论计算、现场实测与数值模拟相结合的方法,对区段煤柱应力分布特征展开研究。结果表明：引用内应力场理论求得区段煤柱侧内应力场宽度为8.35m;基于现场实测结果分析得出内应力场分布范围约距采空区0-7m;运用FLAC3D软件对留设不同窄煤柱尺寸下区段煤柱内应力分布、巷道围岩变形特征展开深度研究,得出区段煤柱内合理窄煤柱尺寸的确定方法;最终结合该矿实际情况确定窄煤柱留设合理尺寸为5m。     

综放工作面沿空掘巷区段煤柱合理尺寸探索

以金达矿4203综放工作面回风顺槽护巷煤柱为研究对象,对合理的煤柱尺寸进行了探索研究.首先在分析实际开采地质条件的基础上,通过极限平衡理论分析得出采空区侧向塑性屈服区宽度为2.42 m,进而得出区段煤柱最小尺寸为4.82 m;其次通过数值模拟研究了不同尺寸区段煤柱应力分布规律和巷道围岩变形规律,综合确定区段煤柱尺寸为8 m.实践表明煤柱尺寸设计合理,沿空巷道围岩变形相对较小,可以满足安全生产要求.     

综放面沿空掘巷合理区段煤柱尺寸的优化研究

 为了确定合理的沿空掘巷区段煤柱尺寸,结合沿空掘巷覆岩破断特征,掌握了覆岩破断结构的关键参数,理论分析了合理煤柱留宽,计算表明,在煤厚12m、机采高度3.5m的条件下,综放面区段小煤柱宽度以8.05~9.45m为宜。在此基础上,对8.05m、8.5m、9m、9.45m不同的煤柱宽度进行数值模拟,结果表明,煤柱宽度9.45m时,煤柱中部出现1.5~2m的弹性核,煤柱整体承载性能优于其他留宽方案,因此煤柱留宽最终确定为9.45m,该研究为8号煤层综放面沿空掘巷合理区段煤柱尺寸的确定奠定了基础。     

王庄煤矿91采区合理煤柱尺寸研究

针对王庄煤矿高应力采区煤柱的留设问题,采用数值模拟和理论计算的方法,研究了91-203工作面回采过程中91-203运巷围岩的应力和位移变化情况,从而确定出91高应力采区的合理煤柱尺寸。结果表明:采用FLAC3D数值模拟确定合理区段煤柱尺寸为10～15 m;根据极限平衡理论和煤体应力理论,计算合理的区段煤柱尺寸为14. 4～16. 7 m;综合分析数值模拟和理论计算结果,确定王庄煤矿91高应力采区合理的区段煤柱尺寸为15 m比较合适。     

软煤层大采高工作面巷道煤柱尺寸优化

针对长平矿大采高工作面巷道留设合理煤柱宽度问题,通过煤柱稳定性理论计算、应力实测、有效支撑面积分析,对大采高综采工作面巷道煤柱尺寸进行了合理优化。采用煤柱稳定性理论计算得出护巷煤柱宽度为64m,实践结果表明留设煤柱尺寸较保守。经综合分析认为留设煤柱宽度约为50m时,既能保证巷道回采的稳定性,又可减少煤柱资源浪费。     

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。     

深部综放大断面沿空掘巷小煤柱尺寸优化及控制技术

针对深部综放大断面沿空掘巷小煤柱宽度确定的难题,以东滩煤矿沿空巷道小煤柱尺寸确定为例,首先通过对小煤柱力学模型分析确定小煤柱宽度应大于2.74m;然后经过数值模拟研究不同尺寸小煤柱下巷道围岩的变形规律,确定小煤柱合理尺寸为4m左右;提出合理的围岩控制技术。现场试验表明,生产期间小煤柱稳定性较好,沿空掘巷整体稳定,变形量得到了有效控制。     

倾斜煤层沿底掘进综放面煤柱参数实测研究

通过钻孔煤粉量、围岩松动圈、巷道表面位移及顶板动态变化规律的实测 ,分析确定了平煤集团十三矿合理煤柱留设尺寸。结果表明 ,在该矿煤层条件下合理的煤柱尺寸可由原来的 1 5 m减少到 8m。     

南阳坡煤矿8800综放工作面临空小煤柱尺寸研究

针对南阳坡煤矿8800综放工作面沿空掘进巷道临空小煤柱合理尺寸进行了深入、系统研究。基于关键层理论，构建临空煤柱顶板关键岩块铰接结构力学模型，数学推导煤柱承载应力，结合Bieniawski提出的煤柱强度线性计算方法，确定沿空掘巷临空小煤柱宽度为7m。采用相似实验模拟沿空掘巷临空7m小煤柱围岩的稳定性，并开展巷道表面位移现场观测试验，结果均较为理想，验证了8800综放工作面沿空掘巷留设7m临空小煤柱的可行性。为类似开采条件沿空掘巷临空小煤柱尺寸确定提供了参考和借鉴。     

采空区侧超前切顶沿空掘巷围岩稳定特征研究

沿空掘巷可以有效缓解煤炭开采过程中的浪费问题，提高采出率。窄煤柱的合理尺寸将会影响到工作面的安全高效开采。基于某矿井221上01工作面轨道巷工程地质条件，通过理论分析与数值模拟，研究确定了轨道巷留窄煤柱沿空掘巷的合理煤柱尺寸，提出了采空区侧向顶板超前预裂断顶，优化区域应力环境，并分析了深孔预裂爆破切顶的技术参数，确定了最终的实施方案。结合采场侧向支承压力分布规律及锚杆安设原则，理论计算出窄煤柱的合理宽度在4.47～5.52 m。采用FLAC^3D数值模拟分析了煤柱宽度为分别为3 m、4 m、5 m、6 m、7 m条件下的围岩状态，从应力、位移、塑性区3方面综合分析，确定最佳煤柱尺寸为5 m。结合FLAC^3D有限差分软件，分析对比了不同切顶角度以及高度的情况下，巷道围岩的应力状态，垂直位移以及塑性区分布；选取了切顶高度15 m,切顶角度10°为切顶的最佳参数；结合深孔预裂爆破裂缝的形成机理，并依据大部分爆破工程经验给出本次爆破切顶所涉及的相关爆破参数。结果显示选择恰当的切顶参数可使得煤柱尺寸应力集中越小，验证了爆破参数的可行性。     

深井沿空巷道合理小煤柱尺寸的确定

针对深井沿空巷道护巷煤柱合理尺寸确定的问题,根据现场实际地质条件采用现场实测和数值计算的方法确定了协庄煤矿3416W工作面沿空巷道应留设小煤柱尺寸为2.5~4m,通过数值模拟分析,证明煤柱尺寸的确定是合理的,为类似条件下合理煤柱尺寸的确定提供了一种新方法。     

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。     

浅埋煤层综采工作面煤柱尺寸优化研究

为提高煤炭回采率,采用现场实测方法对陕北煤矿4-2煤区段煤柱的合理尺寸进行了研究。分析表明,煤柱基本处于弹性或塑性状态,未达到其破坏极限值以致形成松动区,现有的煤柱尺寸存在富余。结合煤柱宽度理论知识,提出在保持原有支护方案不变的条件下,将煤柱尺寸由19.2 m缩减为17.4 m的煤柱尺寸优化方案,并运用FLAC数值计算方法验证了煤柱宽度优化后的可行性。     

区段煤柱合理尺寸分析计算

为了确定经济合理的区段煤柱尺寸,提高资源回收率,分析了8号煤层赋存状况及煤岩力学参数,在此基础上进行了煤柱尺寸的理论分析计算,得出了区段煤柱尺寸为16m的结论,煤柱尺寸改变后可显著提高经济效益。