充填采煤地表变形及投料井保护煤柱留设研究

针对东坪煤矿充填开采投料井井筒保护煤柱留设问题,提出了基于充实率预计井筒煤柱半径的理论计算模型。采用FLAC3D模拟软件,研究了不同保护煤柱半径、不同充实率2种主要影响因素下地表的移动变形特征及投料井围岩的轴向、径向位移规律。兼顾矿井安全生产与经济效益,确定了保护煤柱留设为50 m、充实率为85%的方案设计并进行工程应用。结果表明,该方案达到了有效控制地表变形与保护投料井井筒的目的,为矿井增加经济效益3 000余万元。     

高层建筑下留设安全保护煤柱方法探讨

根据"三下开采规程"的规定,以某煤矿留设高层建筑保护煤柱为例,采用垂直剖面法留设了71和72煤层的安全保护煤柱,并对其他留设煤柱方法进行了分析;利用垂直剖面法留设安全保护煤柱,达到了既能最大程度地采出煤炭资源又能确保建筑物安全的目的。     

工业场地保护煤柱计算方法研究

<正> 工业场地保护煤柱留设对矿井建设与生产是至关重要的。由于保护煤柱留设的不合理而引起工业场地建筑物、结构物和井筒破坏与变形的经济损失是巨大的。因此,合理确定保护煤柱范围,使之既能有效地起到保护工业场地作用,又使保护煤柱的呆滞煤量最少。目前煤炭设计单位工业场地保护煤柱设算方法主要采用垂直剖面法、数字标高投计计影法、垂线法和椭圆椎法等。垂直剖面法和垂线法是按梯形范围圈定保护煤柱,留设煤柱煤量大,而且无法解释其几何形     

断层构造影响下井筒保护煤柱开采研究

矿山开采过程中,断层构造对井筒保护煤柱安全开采具有重要影响,而对于断层保护煤柱的留设,目前还没有统一的规定。针对万年矿东风井保护煤柱的开采,断层可能对其造成的影响的问题,结合具体的地质采矿条件,进行了几何分析和理论研究,合理地留设了断层保护煤柱,实现了井筒煤柱的安全回采,提高了资源回收率,为该矿区类似条件下井筒保护煤柱开采提供了一定的借鉴作用。     

保护煤柱条带开采法优化设计及工程实践

为确保保护煤柱回收时井筒、井底车场及硐室等井巷工程以及地表建筑物、构筑物的安全,有效控制工业广场的沉降,延长矿井服务期限,采用条带开采法回收保护煤柱。在工程类比法的基础上,综合考虑煤柱的稳定性和资源回收率,采用基于莫尔-库伦破坏准则的极限平衡理论计算煤柱留设宽度,优化了条带开采条件下采留比的设计方法,并对特定条件下采场稳定性和地表沉降控制效果进行了考察。为矿井保护煤柱合理回收提供了新思路。     

长广矿区六矿井筒与工业广场煤柱开采设计与实践

长广矿区六矿井筒与工业广场煤柱是矿井生产后期的惟一可供开采的资源,讨论了该矿复杂地质条件下井筒与工业广场煤柱开采的可行性;采用分阶段对称跳采方法,制定了开采方案,煤柱设计采出率69%.分析了煤柱开采地表移动与井筒变形实测资料.实践和观测表明,该矿煤柱开采取得了良好的效果,可为类似条件矿井的工广煤柱开采提供借鉴.     

断层保护煤柱留设方法研究

本文通过分析肥城矿区开采实践中出现的断层影响事例,研究断层对开采沉陷规律的影响,给出了遇到有断层情况下的保护煤柱留设方法,即选用具体地质条件下开采引起的地表移动变形边界角作为留设保护煤柱的主要参数,当条件允许时,也可选用边界角与移动角的平均值来设计保护煤柱。     

基于MATLAB的保护煤柱留设系统的开发及应用

MATIAB具有丰富和稳定的数值计算功能、独特的GUI功能以及方便使用的M文件,使得程序设计更简洁更高效.基于上述原因,文中采用MATIAB语言开发了保护煤柱留设系统.实现了垂直剖面法、垂线法留设保护煤柱的程序化.提出了基于坐标的压煤量计算公式,引用了"房屋裂缝角"留设保护煤柱新方法.通过实例验证了保护煤柱留设系统是可靠的.     

固体充填条带开采采宽与留宽优化设计

针对南屯煤矿采用全采全充模式的固体充填开采无法控制地表沉陷的问题,分析了矿区采用固体充填条带开采的必要性,推导了充填体作用下的煤柱屈服区宽度力学计算公式,提出了顾及煤柱稳定性的留宽设计方法,并推导了采出率与地表变形的数学表达式|采用数值模拟研究了煤柱应力集中系数的变化规律,为力学模型的参数选取提供了支持。结合理论分析和数值模拟的研究成果,对固体充填条带开采的采留宽进行优化设计。研究结果表明：当矿区固体充填条带开采的采宽为53m、留宽为25m时,可较好地控制地表变形、保证煤柱的稳定性和提高资源的采出率。     

新建千米井筒留设小保护煤柱与抗变形技术

针对矿井深部新建井筒面临的压煤量剧增难题,采用现场试验、数值模拟计算、理论研究等方法,提出了新建井筒小保护煤柱的留设方法和计算依据,留设的小保护煤柱必须满足能够有效地减小井筒的移动变形量,保证其煤柱的稳定性和对称性;分析了新建井筒在小保护煤柱条件下的受力和采动变形规律,系统研究了新建井筒抗变形技术,包括整体规划、柔性措施和刚性措施,刚柔结合用于吸收和抵抗岩层的移动与变形。研究成果在平煤四矿新建进风井、回风井中得到了应用,实践证明,新建井筒在小煤柱保护条件下采用抗变形技术措施取得了良好的技术、经济效果。     

锚固预紧力和预留尺寸对煤柱承载特性影响分析

锚固预紧力和煤柱留设尺寸对煤柱稳定性有着重要的影响。研制了可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置，通过对两端不同预紧力作用下破碎煤岩单轴压缩实验，分析了不同预紧力、不同煤岩尺寸条件下的承载特性。结果表明:初始侧压越大相同尺度煤样强度越高；煤样强度与试件尺度较好符合二次多项式函数；初始侧压为1 kN，煤柱尺度为21 cm时，煤柱稳定性效果最佳。煤柱尺寸相同情况下，支护强度越大，煤岩承载能力越强。在提高一定的支护预紧力时，可以适当减小煤柱宽度以提高煤柱的整体稳定性。研究成果为煤柱留设与围岩控制提供了实验依据。     

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。     

大采高工作面合理煤柱尺寸留设研究

针对寺河矿采掘衔接紧张、采区煤柱损失大的问题,通过数值模拟、煤柱受力分析及煤柱强度测试,开展了大采高工作面合理煤柱尺寸留设研究,结果表明:煤柱宽为35 m时,巷道围岩变形量小,受压小,为较合理的煤柱尺寸;对煤柱强度进行测试可得,W13012巷和W13013巷之间煤柱煤体强度值大部分集中在10~20 MPa,煤体强度平均为16.05 MPa,煤体中等硬度,煤柱浅部强度值普遍小于深部强度值;对煤柱受力进行分析,在受超前压力影响期间,距巷道表面较近的煤体逐渐被压裂破坏,而经过煤柱的峰值点后,煤柱在受超前压力期间和滞后压力期间受力基本恒定,煤柱应力只有一个峰值且峰值位置右侧1 m范围内应力均达到自身极大值,说明在此支护强度下此煤柱宽度的4倍宽度是极限的煤柱宽度。     

双马煤矿小煤柱沿空掘巷技术探索与实践

国家能源集团宁夏煤业有限责任公司双马煤矿成功应用小煤柱沿空掘巷技术,不仅解决了传统大煤柱护巷造成的资源浪费、回采率低的产业现状问题,而且在很大程度上缓解了受采动压力影响造成的巷道长周期反复变形、生产接续失调问题,有利于矿井长期稳产、高产和可持续发展,产生了广泛的经济效益和社会效益。     

煤柱强度与变形特征的实验室试验研究

按照宽高比和完整性设计2种实验方案,采用实验室试验的方法研究煤柱强度与变形特征。实验结果表明:宽高比增加肯定能够提高煤样的变形能力,因受完整性影响其强度提高具有不确定性,说明宽高比增大对煤样变形具有明确的正面影响,但对其强度影响不确定;不论煤样的完整程度如何,其整体变形能力随宽高比增大而提高,煤样强度上限也随着宽高比增加而增大,但其强度下限值却呈现参差不齐的特征,表明煤样完整性对其强度的提高具有不确定性。     

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。     

支撑煤柱合理尺寸的数值模拟

采用数值模拟方法对天隆集团公司三不拉采区支撑煤柱的变形规律进行分析,得出了该采区的合理支撑煤柱尺寸以及巷道锚杆支护参数,对设计和施工有参考作用。     

相邻工作面防水煤岩柱优化研究

相邻工作面防水煤岩柱的宽度采用常规留设方法会导致煤柱尺寸留设过大,浪费勘探程度极高的煤炭资源.为解决这个问题,研究了相邻工作面防水煤岩柱常规留设方法,指出了导致防水煤柱留设过大的原因,在此基础上,将煤柱屈服区宽度计算公式引用到防水煤岩柱留设中,提出了煤柱和岩柱先分开计算、再整体考虑的方法,纠正了将岩移影响带宽度代替屈服区宽度的设计方法,缩减了所需留设煤柱的宽度,优化了整个防水煤岩柱设计.     

条带式开采回收部分防水煤柱主要参数确定

合理回收防水煤柱内的煤炭资源,对于增加整个矿井的煤炭资源采出率和提高经济效益具有重要意义。介绍了平煤股份十三矿在己15,17-11011工作面采用条带式开采,实现对防水煤柱内的部分煤炭资源进行回收的技术,对条带式开采煤房和煤柱宽度参数的确定进行了研究。     

双侧采空不规则煤柱稳定性分析

为确定某矿3303工作面不规则煤柱处于两侧采空状态时的稳定程度,通过数学模型对不规则煤柱最小安全尺寸及煤柱稳定性系数进行计算,在此基础上,以数值模拟对不规则煤柱两侧采空状态下的应力变化规律展开分析。结果表明:煤柱最小安全尺寸为31.2 m,大于3303工作面推进36.5 m范围内不规则煤柱尺寸;煤柱稳定性系数为1.14,根据煤柱稳定性判别指标判定煤柱为稳定状态;不规则煤柱应力随工作面推进距离增大呈上升趋势,最大应力值与理论计算煤柱承载强度最小值基本一致;综合评定双侧采空状态下,不规则煤柱能够保持稳定。