条带开采工作面煤柱合理宽度的确定

为了充分地回采"三下"煤炭资源,提高煤炭的采出率,同时又能最大限度地减少地下开采对地表沉陷的影响,对"三下"条带开采方法进行分析。采用FLAC3D数值模拟与理论计算相结合的方法,系统研究了在采宽为20 m,留设煤柱宽度分别取10、20、30、40 m时,围岩垂直应力分布和地表沉陷规律。研究结论表明,留设煤柱宽度为采宽的1.5倍左右时,地表最大下沉量为0.042 m,"三下"开采煤炭采出率达到了40%。     

近距离煤层条采工作面开采设计研究

对于近距离煤层同时开采两层煤,煤柱的设置关系到煤层压力的稳定。某矿由于煤层距离较近(9m),根据之前煤柱宽度及回采宽度的论证,采取采40m留设30m煤柱的方案。文中结合数值模拟,对该方案的开采关键参数进行了校核,使下层煤条带开采时煤柱塑性区宽度、煤柱垂直应力分布、地表变形均在要求的范围内,为其他同类采区开采设计提供借鉴。     

不同采-留-充开采方法下地表沉陷控制研究

基于浅埋煤层开采下的地表沉陷控制理论及控制方法,提出不同开采方法相结合的开采模式。以关键层理论为依据,试验研究为基础,并结合数值模拟分析,研究了不同采-留-充相结合的开采方法对该矿区地表沉陷的控制作用。结果表明:在充填材料中加入膨胀剂能提高充填体的接顶率;采用采-留结合的方式开采时,采25 m留25 m时地表变形最小,煤柱能够保持长期稳定性;采用采-留-充开采时,若完全置换留设煤柱,即置换25 m煤柱时,充填高度需达到4.5 m,此时充填高度等于采厚,可有效控制地表变形;若置换20 m煤柱时,充填高度只需达到4.3 m,此时充填体最终抗压强度为7.41 MPa,能够维持充填体的长期稳定。     

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。     

建筑物下开采方案优化研究

采用理论分析、数值模拟等方法，对某矿区南翼村庄下条带开采方案设计和地表沉陷规律进行了研究；在不同的开采条件下，采用概率积分法对各条带开采方案进行地表沉陷预计。研究结果确定了矿区南翼村庄下15号煤仅开采顶分层，采高为3 m，条带布置方案为采70 m留90 m煤柱。采用该方案后，地表最大下沉量为206 mm，倾斜为-1.47~1.29 mm/m，水平变形-0.4~1.0 mm/m，均小于建筑物Ⅰ级损坏标准，开采方案是安全可靠的。     

贵州垄脊地貌下置换条带煤柱开采研究

贵州矿区生态环境脆弱，且地形地貌较为复杂，大多属低、中山垄脊地貌，以此典型地质条件下的攀枝花煤矿11071工作面为研究背景，采用置换条带煤柱开采，一种“采-留-充”结合的减损开采方法，该方法提高了煤炭资源的回收率，降低了采煤对矿区环境和地表的影响，具有重要的应用价值。通过理论分析与计算确定了保留煤柱宽度a不小于20 m,条带开采宽度b为25～35 m,采用数值模拟方法研究了3种条带开采方案的地表变形特征，综合优选“采-留”方案，后针对优选方案充填置换煤柱进行再次模拟分析上覆岩层移动规律，置换煤柱比例为25%、50%、75%,研究了不同置换率充填对上覆岩层移动的影响，根据上覆岩层的条件合理确定置换率，可最大限度地提高资源回收率。研究结果表明：方案“采35 m留30 m,置换率25%～50%”最为合理，地表二次变形不明显，地表变形符合建筑物损毁等级Ⅰ级标准。     

唐口煤矿条带开采及煤柱稳定性规律研究

针对唐口煤矿的地质条件和地表村庄建筑物的现状,依据地表移动变形规律,提出了具体可行的条带开采方案,保证了村庄不搬迁和房屋居住的安全,达到了经济、合理开采的目的。工作面的条带煤柱内布设了钻孔应力传感器、大位移横向变形位移计对条带煤柱进行采前、采中、采后的长时间的应力监测,研究并分析了深部条带煤柱的覆岩应力特征。结果表明,条带煤柱的应力高峰区在距煤壁6～8 m之间,距离煤壁1 m的区域煤柱仍然受到支护系统和煤柱边缘的横向约束作用而处于三向应力状态;距煤壁10 m的煤柱应力始终很小,最大仅为2.5 MPa,说明没有太多的覆岩应力转移到该区域煤柱上。     

村庄下高效短壁机械化开采实践研究

高效短壁机械化开采技术生产系统简单、煤柱留设灵活方便，适合“三下”压煤开采．在对五阳煤矿岩移观测的基础上，根据村庄下采煤地表不出现波浪变形、留设煤柱必须保持长期稳定及地表变形小于建筑物允许变形量的要求，分析了51采区某村庄下采用短壁机械化开采的可行性；根据层状岩体稳定性原理，确定了采硐宽度、长度、隔离煤柱宽度等短壁采场参数，对试验区短壁开采巷道系统进行了布置，并进行了高效短壁开采机械化试验．地表沉陷观测和井下矿压观测表明，试验期间未发现地面建筑出现采动破坏，采场煤柱与顶板保持了稳定，实现了村庄下煤层的安仝开采．     

刀柱式开采煤柱稳定的数值模拟研究

针对西部中小型煤矿房柱式开采引发矿震、造成地表大面积塌陷问题,改用刀柱式开采以实现煤矿安全绿色开采,采用理论分析和数值模拟方法就十八墩煤矿刀柱式开采合理方案进行研究,结果表明:十八墩煤矿工作面采高6 m、采宽9 m时,对应的留设煤柱宽度至少为15 m,保证煤柱永久稳定;工作面推过刀柱72 m时,煤柱塑性区宽度达到极限,此时煤柱的弹性核区率达到46%以上。     

变电所下采煤工作面开采方案优化研究

为了解决某煤矿在变电所下的煤炭开采问题,采用留煤柱限厚开采方法对所压煤柱进行试采研究,根据建筑物Ⅱ级损坏标准,通过概率积分法预计和数值模拟相结合的方法,对3203工作面开采方案进行优化研究。结果表明,有2种开采方案既能有效控制地表下沉,又能最大限度地开采煤炭资源。第1种方案为在变电所下留设长300 m、宽80 m的煤柱,且左侧工作面采厚为2.7 m,右侧工作面采厚为2.0 m;第2种方案为在变电所下留设长300 m、宽95 m的煤柱,且左侧工作面采厚为2.7 m,右侧工作面采厚为2.4 m。