某矿遗留煤柱下工作面合理区段煤柱宽度研究

研究遗留条带煤柱下工作面合理区段煤柱宽度,对于增加回采巷道稳定性、减少资源浪费和实现工作面安全生产具有极为重要的意义。通过理论分析,研究了某矿条带煤柱的应力分布规律,确定了1310工作面区段煤柱宽度应小于7.07 m。通过数值模拟研究可知,当区段煤柱宽度为5 m时,区段煤柱及回采巷道承受的支承压力较小,区段煤柱虽发生塑性破坏,但还有承载能力。     

区段煤柱合理尺寸数值模拟研究

根据陕西秦源煤矿工程地质条件,通过建立FLAC3D数值模型,模拟分析了不同宽度的区段煤柱围岩破坏特征和垂直应力分布特征,结果表明:在煤柱承载能力范围内,随着煤柱宽度的减小,应力值逐渐增加,当达到承载能力极限时应力降低,煤柱破坏,失去承载能力。最终确定区段煤柱尺寸为13 m,为该矿后续煤层开采区段煤柱留设尺寸提供了依据。     

特厚煤层综放面区段煤柱合理尺寸研究

根据金庄矿8203特厚煤层综放面实际,采用理论分析、数值模拟以及现场实测相结合的方法确定了区段煤柱合理宽度。理论研究了煤层厚度、应力集中系数、煤层强度对煤柱宽度的影响,确定区段煤柱宽度应大于23 m。采用FLAC3D模拟了煤柱宽度为16 m、20 m和24 m时,其两侧工作面开采过程中煤柱内塑性区和应力分布及变化规律,模拟结果表明煤柱宽度为16 m、20 m时,在两侧工作面回采的过程中,塑性区将会贯通煤柱;当煤柱宽度增加到24 m时,塑性区没有贯穿整个煤柱,煤柱内部存在8 m宽的弹性区。现场实测表明左侧工作面回采过程中煤柱破坏宽度为5 m左右,右侧工作面回采阶段煤柱破坏宽度为15 m,故首采工作面采用30 m宽的煤柱尺寸偏大,同理本研究也为后续工作面选择合理的区段煤柱尺寸提供了指导。     

大采高综采工作面区段煤柱合理宽度研究

为了确定焦坪矿区2301大采高首采工作面区段煤柱的留设宽度,以煤柱应力监测为切入点,实测分析了侧向支承压力分布特征;通过理论计算得到了煤柱弹性核区宽度和掘巷塑性区宽度,据此初步确定了区段煤柱的宽度。在此基础上,采用FLAC3D数值模拟方法研究了不同宽度时煤柱的塑性破坏特征,最终确定大采高工作面煤柱的合理宽度为25 m。现场应用表明,煤柱留宽方案满足相邻工作面的护巷要求。     

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。     

大采高综采工作面区段煤柱优化设计研究

为了确定沙曲矿28203综采工作面区段煤柱的留设宽度,对工作面的矿压实时动态监测,并对测量值进行分析。通过理论分析和计算得出留设煤柱的合理宽度,使用FLAC3D数值模拟软件研究了留设不同宽度煤柱时的塑性破坏特征,最终确定沙曲矿28203综采工作面区段煤柱留设合理宽度为25 m。现场实践证明,煤柱留设宽度满足相邻工作面的护巷要求。     

红柳林煤矿3~(-1)煤区段煤柱尺寸优化数值模拟研究

红柳林煤矿北二盘区3-1煤工作面区段煤柱设计尺寸为20 m。为检验宽度的合理性,采用FLAC3D数值模拟软件对比分析辅运大巷和运输平巷开挖支护后,区段煤柱宽度20、15.2、12、10 m情况下塑性破坏分布范围、变形特征和支承应力分布规律。结果显示:区段煤柱宽度20 m尺寸明显偏大,该地质条件下,区段煤柱宽度极限最小数值为13 m左右,考虑到工程地质条件的复杂性及安全性,区段煤柱选择15 m比较合理。     

区段小煤柱破坏规律及合理尺寸研究

为了防止煤柱冲击地压现象、改善工作环境并提高回采率,采用现场观测法,分析了沿空掘巷小煤柱以及工作面煤体内应力变化、超前支承压力的影响范围,以及小煤柱煤巷变形破坏规律,并通过数值模拟分析了4种不同宽度煤柱的塑性区变化范围．结果表明,煤柱的破坏情况受煤柱宽度影响较大．小煤柱外边缘,即临近上区段采空区部分受回采影响已基本呈塑性状态;内边缘即靠近本区段煤体部分,在距工作面4m左右开始进入塑性破坏状态;煤柱宽度在6～8m之间时中部存在一定范围弹性核．适合崔庄煤矿条件合理区段煤柱宽度应为6～8m．     

鄂尔多斯矿区大采高综采工作面合理区段煤柱尺寸研究

以巴彦高勒矿311101工作面为背景,采用现场测试、理论计算和数值模拟相结合的方法,在揭示大采高综采工作面侧向支承压力分布规律基础上,研究不同宽度区段煤柱应力场及塑性区分布特征,最后确定合理区段煤柱宽度。研究表明:煤柱宽度15~20 m时,煤柱中央仍有一定弹性核,煤柱稳定。考虑煤炭资源回收和巷道围岩稳定等因素,确定区段煤柱宽度为15 m。     

区段小煤柱破坏规律及合理尺寸研究

为了防止煤柱冲击地压现象、改善工作环境并提高回采率，采用现场观测法，分析了沿空掘巷小煤柱以及工作面煤体内应力变化、超前支承压力的影响范围，以及小煤柱煤巷变形破坏规律，并通过数值模拟分析了4种不同宽度煤柱的塑性区变化范围．结果表明，煤柱的破坏情况受煤柱宽度影响较大．小煤柱外边缘，即临近上区段采空区部分受回采影响已基本呈塑性状态；内边缘即靠近本区段煤体部分，在距工作面4m左右开始进入塑性破坏状态；煤柱宽度在6～8m之间时中部存在一定范围弹性核．适合崔庄煤矿条件合理区段煤柱宽度应为6～8m．     

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。     

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。     

综放工作面护巷煤柱的留设研究与控制技术

针对综放工作面厚煤层,过大的护巷煤柱造成煤炭资源浪问题,以串草圪旦煤矿6 102工作面为工程背景。结合运用理论分析、数值模拟与现场试验等方法,分析了不同宽度的护巷煤柱的应力及弹塑性区的分布规律,研究表明：（1）掘巷期间,随着护巷煤柱宽度的增大,6 103采空区侧的应力分布基本无明显变化,而6 102辅运巷道侧的应力分布为降低趋势,护巷煤柱中部应力叠加现象为降低趋势。（2）当护巷煤柱宽度大于15 m时,护巷煤柱两侧的塑性区范围基本无明显变化,护巷煤柱内的弹性区宽度随着护巷煤柱宽度的增大而增大。（3）回采期间,留设的护巷煤柱宽度大于14 m时,回采工作面附近的护巷煤柱存在弹性区,综合考虑合理的护巷煤柱的宽度为14 m。（4）现场实践证明巷道围岩得到了很好的控制。     

厚煤层沿空掘巷工作面煤柱留设研究

针对厚煤层沿空掘巷工作面煤柱留设合理宽度的问题,以沙曲一矿4305工作面为工程背景,采用理论推导、数值模拟以及现场监测等方法研究分析煤柱的合理宽度、不同煤柱宽度下围岩变形特征以及现场监测煤柱应力。研究结果表明,根据极限平衡理论计算煤柱破坏塑性区宽度并结合煤柱稳定条件确定煤柱宽度至少为7.8 m.运用FLAC3D数值模拟软件,分析4305工作面与4306采空区留设5 m、8 m、15 m煤柱对应工作面巷道掘进及回采期间的变形及破坏规律可得,煤柱应力集中程度随着煤柱宽度逐渐减小而增大。确定选用8 m煤柱。现场压力监测表明,选用8 m煤柱并采用合理支护形式的条件下可以有效控制巷道围岩变形保障安全回采。     

厚煤层工作面合理煤柱宽度设计及稳定性研究

以2-118C综采工作面合理的区段煤柱宽度留设为背景,通过理论计算和FLAC3D软件建立模型,研究工作面回采时不同区段煤柱宽度下煤柱的应力分布及塑性区情况,确定2-118C综采工作面的区段煤柱宽度为10 m。2-118C工作面下顺槽内布置的钻孔应力计测点数据显示,在留设10 m宽煤柱的情况下,2-118C综采工作面回采过程中巷道变形在可允许范围内。     

松软煤层综放开采护巷煤柱合理宽度研究

汾西新阳矿综放工作面煤柱留设大,为了减少煤柱宽度,提高采区采出率,基于极限平衡理论的分析方法,推导出计算煤柱宽度的表达式,结合煤柱强度与高宽比关系,设计煤柱宽由35m减少到25 m;采用连续自动采集装置,实测得煤柱侧支承压力范围为10～12 m,所设计煤柱宽大于2倍塑性区宽,理论计算与测试结果具有很好的一致性。现场监测结果表明：掘进期间,煤柱侧巷道顶板位移85 mm,两帮移近70 mm,顶板深部、浅部离层分别为8和10 mm;回采期间,顶板及两帮位移分别为105和90 mm,离层没有变化,煤柱和巷道都保持稳定,满足安全生产要求。     

平朔井工三矿区段煤柱宽度优化研究

区段煤柱的留设宽度是影响回采巷道围岩稳定性的重要因素,平朔井工三矿工作面区段煤柱宽度一直采用经验值20m,为优化区段煤柱宽度,提高资源采出率,采用现场实测、理论计算和数值模拟方法对平朔井工三矿合理区段煤柱宽度进行了研究。煤柱应力实测表明：井工三矿9104与9105工作面间20m煤柱宽度有一定的富裕量,根据极限平衡理论计算与数值模拟结果,平朔井工三矿区段煤柱合理宽度应大于12m。     

王村煤矿煤柱稳定性和煤柱尺寸优化研究

采用实验室测试和数值模拟方法对王村煤矿护巷煤柱的稳定性进行了分析研究。通过煤样单轴抗压强度试验估算出煤体强度介于1.9~12MPa之间,煤样宽高比与其抗压强度有显著正相关关系,实验数据拟合了王村煤柱强度公式。通过数值模型分析可知,12m煤柱可以兼顾煤柱稳定性和提高采出率的要求,实际应用情况理想。