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。     

塔山矿特厚煤层综放工作面小煤柱留设技术研究

塔山煤矿工作面原有设计采用预留宽煤柱的方式,通过井下回采实践表明,此煤柱留设方式会造成煤炭资源损失率高达26%,且不利于巷道围岩的维护,工作面开采过程中明显发现巷道受到应力挤压导致的围岩变形现象,并且巷道冒顶现象时有发生。基于上述背景,采取理论计算结合数值模拟推演计算的分析方法,明确了适合塔山煤矿赋存条件的8117综放工作面煤柱宽度为8 m。8117综放工作面通过采用留设小煤柱技术以来,有效地避免了宽大煤柱引起的围岩移进量大,进而导致巷道围岩变形严重的问题,且将煤炭损失率降低至12%,避免了煤炭资源的浪费。     

豹子沟矿10203工作面运输顺槽小煤柱护巷支护技术

针对豹子沟矿10203工作面小煤柱留设及回采巷道支护问题,现场观测分析了邻近10103回采巷道顶板岩层结构及支承压力规律,得出回采巷道为煤巷,围岩强度较低,工作面存在断层,区段煤柱应取在应力降低区8～10 m处。采用FLAC^3D数值模拟了10203工作面不同小煤柱宽度时掘进及回采期间围岩变形情况,确定10203工作面留设10 m的区段煤柱。优化支护后在10203工作面回采巷道进行了应用,在新支护参数下小煤柱总体比较稳定且回采巷道变形量较小,完全满足矿井安全生产需要。     

孤岛综放工作面沿空掘巷窄煤柱留设宽度优化设计

为了解决孤岛综放工作面沿空掘巷矿压显现剧烈、巷道围岩控制困难的难题,运用理论计算、数值模拟及现场实测的方法,研究了孤岛综放工作面回采巷道在不同宽度窄煤柱条件下的围岩稳定状况。基于采空区侧煤体支承压力分布特征以及沿空掘巷的力学模型,分别从内应力场和极限平衡理论角度计算分析,确定了护巷窄煤柱留设宽度的合理尺寸范围为4.46~7.3m。采用数值模拟方法对窄煤柱留设尺寸进行了对比分析,得到3204孤岛综放工作面护巷窄煤柱的最优尺寸为5 m。现场监测数据表明:3204工作面回风巷道两帮的最大变形量为147 mm,顶底板最大变形量为95 mm,能够满足安全生产要求。     

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。     

浅埋深厚煤层护巷煤柱合理尺寸研究

为减小护巷煤柱宽度,提高盘区采出率,在分析受采动影响的203工作面回采巷道矿压显现特征的基础上,针对浅埋深巷道矿压显现不明显的实际情况,通过理论计算,得出隆德矿2~#煤层合理的护巷煤柱宽度为8.3~12.2 m;采用FLAC3D数值模拟分析了护巷煤柱宽度为8 m、10 m、12 m、16 m时的巷道围岩变形和塑性区分布规律。分析结果表明,随着煤柱宽度的增加,巷道围岩变形量减小,煤柱更加稳定,但当煤柱宽度超过12 m时,加大煤柱宽度对维护巷道的稳定作用并不明显,最终确定护巷煤柱宽度为12 m。现场实践表明,煤柱留设宽度减至8 m后,仍可满足下一工作面安全开采要求。     

三软煤层复合顶板留小煤柱沿空掘巷锚网带索支护技术

针对三软煤层复合顶板条件下小煤柱沿空掘巷的支护问题,对其围岩的关键块体和支护结构进行稳定性分析,结合许疃矿三软煤层复合顶板的特殊地质条件,应用FLAC2D对7128工作面回风巷掘进前的围岩应力分布情况和不同小煤柱留设宽度下巷道围岩的应力和变形情况进行数值模拟,得出沿空掘巷小煤柱留设宽度对软煤和中硬煤顶板下沉量的影响程度及巷道围岩变形控制的关键因素,确定留小煤柱的合理宽度为5 m,且优化设计了锚网带索支护方案,并在7128工作面回风巷进行了工业性实验,效果良好。     

近距离煤层开采区段煤柱留设尺寸研究

以寺河矿近距离煤层回采工作面153301为研究对象,分析了煤柱底板应力,采用UDEC~(2D)模拟软件分别模拟留设5 m、10 m、15 m、20 m区段煤柱时,底板应力集中系数和巷道围岩变形量,研究表明:随着留设煤柱宽度的增加,应力增高区影响范围逐渐增大,应力集中系数、巷道围岩变形量也逐渐增大。下煤层巷道应当布置在应力降低区内,在保证煤柱稳定的情况下,区段煤柱宽度应尽量减小,以减小应力增高区的范围和围岩变形量。     

极近距离采空区下部煤层窄煤柱宽度的确定

采用数值模拟的方法,研究了极近距离煤层群下煤层工作面沿空掘巷留设不同宽度煤柱时巷道的塑性破坏、煤柱和实体煤侧垂直应力、巷道围岩变形情况。结果表明:随着煤柱宽度增加,煤柱中央的垂直应力呈现先增大、后减小趋势,其中5~7 m宽度煤柱中央的垂直应力相对较大,3~5 m宽度煤柱边缘垂直应力最小。随着煤柱宽度增加煤柱边缘垂直应力不断增大,在煤柱宽度达到7 m时最大,而实体煤侧的垂直应力相对变化不大。进一步的数值模拟研究表明,巷道的塑性破坏程度、围岩变形量在留设7~9 m煤柱时效果最佳。综合考虑得出了下煤层开采护巷窄煤柱的合理留设宽度为8 m。     

特厚煤层动压巷道护巷煤柱合理宽度研究

针对某矿9#煤特厚煤层9-704综放工作面动压巷道在本工作面回采过程中,出现变形量过大难以控制的问题,采用理论分析、数值模拟及现场变形实测等手段对特厚煤层综放工作面区段动压煤柱应力分布和动压巷道变形进行研究。极限平衡法表明在该条件下动压巷道护巷煤柱宽度不应小于24.5 m.数值分析表明,煤柱宽度大于26 m时能够较好地控制煤柱的应力及变形,最终确定该动压巷道护巷煤柱宽度为26 m.现场实测表明,动压巷道变形过大的原因在于护巷煤柱留设宽度过窄。动压巷道护巷煤柱宽度的计算必须考虑煤柱沿相邻工作面采空区方向及本工作面方向塑性区的宽度。该研究对类似条件下动压巷道护巷煤柱的留设宽度具有一定借鉴意义。     

基于煤岩应力监测的深井沿空掘巷煤柱宽留设研究

为确定合理的区段小煤柱宽度,保证深部矿井沿空巷道的稳定性和实现工作面安全回采,以高家堡煤矿101工作面为例,采用钻孔应力监测方法,对101工作面推过前后的侧向煤体应力分布特征进行了实测研究,为沿空掘巷小煤柱留设提供实测资料。研究结果表明:工作面侧向煤体应力峰值至煤壁13~17 m,至煤壁9 m之内属于应力降低区,在该范围区内沿空掘巷,可避免受较高支承压力的影响,有利于巷道维护。在此基础上,采用数值模拟方法,优化分析得到103工作面沿空掘巷小煤柱合理宽度为6~7 m,103回风巷(沿空掘巷)实际小煤柱宽度为7 m,通过对103沿空巷道围岩变形及锚杆锚固力现场监测,表明巷道围岩变形量不大,顶板、小煤柱帮及工作面帮巷道最大变形量分别为112、88、75 mm,锚杆锚固力变化相对较小,巷道维护状况较好,能够满足工作面安全回采。     

王洼二矿110507工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度及支护设计

王洼二矿110507工作面回风巷的布置将首次采用沿空留设小煤柱护巷技术。通过理论计算,最终确定合理的煤柱宽度为9 m,并且设计回风巷的支护方式为钢带网+高强度锚杆锚索联合支护。现场应用表明,沿空掘巷在工作面回采过程中巷道表面位移量均在允许范围内,巷道支护良好,能够保证回采期间巷道正常安全使用,取得了良好的应用效果。     

孤岛工作面煤柱宽度对围岩应力分布的影响分析

以王庄煤矿8105孤岛工作面为背景,根据工作面地质条件,采用FLAC3D软件建立数值模拟模型,对不同煤柱宽度条件下巷道两帮垂直应力分布规律,以及巷道变形规律进行对比分析。结果表明:煤柱留设宽度为6~8 m时,8105孤岛工作面运巷长期处于侧向采动应力的应力降低区,有利于维护巷道围岩的长期稳定。研究结果可为王庄煤矿孤岛工作面的安全高效开采提供技术支撑。     

申南凹矿综放工作面沿空留巷煤柱合理宽度确定

针对高强度开采综放工作面围岩结构复杂和巷道围岩变形严重,留设煤柱宽沿空掘巷造成资源浪费等问题。以申南凹矿20108工作面为工程背景，利用数值模拟软件对合理留设煤柱宽度进行研究，首先对留设不同宽度煤柱下巷道垂直应力和水平位移进行分析，发现当煤柱宽度小于6.0m时，无法满足巷道稳定性要求。当煤柱宽度大于6.0m时，此时煤柱内部稳定区域增加，煤柱稳定性较好，同时当煤柱宽度大于6m时，煤柱抗水平变形能力增强，水平位移较小，同时发现随着煤柱宽度的增大，巷道顶板和巷道两帮移近量呈现出逐步减小的趋势，综合分析确定最佳煤柱宽度为6m，并进行现场应用,巷道围岩控制效果明显。     

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。     

综采工作面沿空掘巷巷道合理布置研究

为了确保沿空留巷巷道稳定性,研究了综采工作面沿空掘巷巷道合理布置,理论分析了沿空掘巷煤柱荷载,介绍了沿空留巷巷道布置原则,采用数值模拟软件,研究了沿空留巷煤柱宽度留设对巷道稳定性影响及巷道沿不同层位掘进时巷道垂直应力、塑性区分布以及巷道围岩变形。研究得出,沿空留巷煤柱宽度留设宽度为20 m,巷道沿顶板掘进更容易支护。     

孤岛工作面小煤柱合理尺寸与支护研究

针对特殊的孤岛工作面伴随冲击地压现象的煤柱留设及巷道支护问题,对工作面上覆岩层"T"型结构稳定性特征进行了分析,计算出小煤柱理论最小宽度。运用UDEC数值模拟比较了留设不同煤柱尺寸下采场围岩的稳定性,并对30222工作面回采巷道进行锚喷注浆支护。研究表明:"T"型结构的稳定性决定了小煤柱尺寸的留设,留设不同宽度煤柱时,采场矿山压力显现有较明显的差异。针对30222孤岛工作面,留设7m宽度的小煤柱时,矿山压力显现相对较缓和,锚喷支护后,护巷煤柱和回采巷道顶底板的相对变形量均较小,效果明显。     

矿井沿空掘巷工程理论基础及关键技术研究

以5-407工作面胶带巷为研究对象,分析了保证煤柱和沿空巷道稳定的最小和最大煤柱留设尺寸,通过公式计算得到煤柱合理留设范围为4.8～6.9 m。采用FLAC3D对工作面沿空巷道留设不同煤柱尺寸垂直应力大小和巷道围岩变形量进行数值模拟,通过分析煤柱垂直应力图和巷道顶板、两帮变形量,得到保证煤柱和巷道稳定的煤柱最优尺寸为5 m。     

综放工作面区段煤柱合理留设研究

为合理留设某矿综放工作面的区段煤柱,保证回采巷道稳定和提高煤炭资源采出率,采用理论计算、FLAC 3D数值模拟和现场实测等综合研究方法对综放工作面区段煤柱留设进行研究。通过沿空煤体力学状态分析,得出应力极限平衡区宽度为1.77 m,应力降低区位于距巷帮侧8 m范围内,应力峰值影响区位于距巷帮侧8~45 m内,原岩应力区位于距巷帮侧45 m以远;通过理论计算与FLAC 3D数值模拟对不同区段煤柱宽度(3、5、7、10、15、20 m)的应力场和位移场特征进行分析后,确定合理的区段煤柱宽度为5 m;通过现场实际监测对上述研究成果进行了验证。结果表明,当区段煤柱宽度为5 m时,可兼顾煤炭资源回收和巷道优化布置,该区段煤柱留设方法可为类似条件下的工程实践提供依据。     

动压影响巷道围岩加固方案设计与应用

以153303工作面回风巷为研究对象,采用FLAC3D分别模拟回风巷与9煤遗留煤柱不同布置方式及回风巷与153301工作面之间留设不同尺寸区段煤柱时,巷道应力场分布和围岩变形特征。根据模拟可知,当错距为60 m、区段煤柱为30 m时,巷道稳定性最优。对回风巷采用锚索支护和注浆加固,通过监测巷道围岩变形量可知,加固措施效果良好。