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。     

孤岛综放面沿空掘巷窄煤柱合理宽度确定

为解决孤岛综放工作面沿空掘巷小煤柱宽度确定的难题,以鲍店煤矿103上05(2)孤岛工作面地质情况为工程背景,首先通过力学模型对孤岛综放工作面的沿空掘巷煤柱宽度进行分析计算,确定煤柱宽度应大于2.22 m。然后运用数值模拟研究了不同煤柱宽度下的巷道变形规律,最终确定煤柱宽度为4 m。     

王家岭矿综放沿空掘巷合理煤柱宽度试验研究

合理煤柱宽度对于沿空掘巷稳定性关系重大。为了确定王家岭矿综放工作面沿空掘巷的合理煤柱宽度,运用数值模拟方法建立综放沿空掘巷模型,分析不同煤柱宽度下煤柱应力分布规律、变形规律、巷道变形情况等,得出王家岭矿沿空掘巷窄煤柱合理宽度为6~8 m,并在现场工业性试验中得到成功验证。     

特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度综合确定方法

为解决特厚煤层综放开采大煤柱尺寸下煤炭资源损失量大、沿空掘巷小煤柱合理宽度确定方法单一、研究结果与工程实际存在较大差距的问题,本文以扎赉诺尔矿区灵东煤矿为工程背景,提出了基于JW-6型地下高频电磁波CT系统、钻孔应力监测系统、数值模拟等多手段下特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的综合确定方法,并依据此方法分析了灵东煤矿特厚煤层综放开采侧向支承压力分布规律及演化规律、煤柱承载及变形特征,以此确定了灵东煤矿特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度为6.0～9.0m。工程实践结果表明,该综合分析方法确定的特厚煤层综放开采小煤柱宽度合理,回采期间巷道围岩变形量绝大部分控制在300mm以内,变形量小,满足工作面安全生产需要,提高了煤炭资源回收率。该研究成果对特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的确定具有重要参考意义。     

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。     

综放沿空掘巷合理位置研究

从理论和技术上分析了综放工作面沿空掘巷的合理位置,提出留小煤柱沿空掘巷是最佳选择.根据极限平衡理论推导出小煤柱合理尺寸的公式,并经现场验证是可靠的,为综放沿空掘巷提供了理论基础.     

受采动影响时沿空掘巷煤柱合理尺寸的数值模拟研究

本文利用UDEC3.1软件对综放工作面沿空掘巷煤柱合理尺寸性进行模拟。不同尺寸煤柱条件下受采动影响沿空掘巷围岩变形和应力分布特点表明无论巷道掘进期间还是沿空掘巷受采动影响期间,巷道围岩变形量都随着煤柱宽度的增大而减小,但煤柱宽度增大到一定程度时巷道围岩变形量基本相差不大。     

特厚煤层综放开采沿空掘巷技术研究

针对砚北煤矿27 m特厚煤层综放开采沿空掘巷技术应用的难题,采用理论分析和数值模拟方法,研究了特厚煤层综放开采沿空掘巷可行性、沿空掘巷位置、小煤柱合理宽度以及锚杆支护参数。研究结果表明:特厚煤层综放开采沿空掘巷技术上可行,小煤柱护巷为最佳掘巷方式;小煤柱合理宽度为7.6 m。锚杆支护方案为:顶板每排7根长2.4 m锚杆,帮部每排4根长2.2 m锚杆,锚杆直径均为22 mm,排距为0.8 m,顶板采用锚索补强。该技术实施效果显著,有效地控制巷道围岩的位移和变形,保障了巷道安全稳定,满足回采期间的采动影响,极大地丰富和完善了采动巷道围岩控制理论与技术。     

特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱合理宽度确定

为了增强沿空掘巷巷道的稳定性,提高资源回采率,以大同矿区塔山煤矿8204工作面为研究背景,对沿空掘巷留设区段煤柱的合理宽度进行了研究。首先对特厚煤层综放工作面在沿空掘巷情况下区段煤柱的合理宽度进行了理论分析,然后采用FLAC3D数值模拟软件建立了采空区一侧不同宽度区段煤柱的力学模型,通过模拟结果表明:区段煤柱的宽度在5~10 m时,巷道处于低应力区,支护相对稳定。最后将理论计算和数值模拟相结合,同时参考塔山矿综放工作面矿压显现规律及微地震监测得出的相关结论,综合考虑巷道跨度大、隔绝采空区瓦斯等安全因素,确定了特厚煤层综放工作面沿空掘巷留设区段煤柱的合理宽度为8 m。     

综放开采条件下沿空掘巷煤柱留设尺寸数值模拟分析

为了增强沿空掘巷巷道的稳定性,提高资源回采率,本文以大同矿区塔山煤矿8204工作面为研究背景,对沿空掘巷留设区段煤柱的合理宽度进行了研究。通过模拟实验结果得出:区段煤柱的宽度在5~10m时,巷道处于低应力区,支护相对稳定。将理论计算和数值模拟相结合,同时参考塔山矿综放工作面矿压显现规律及微地震监测得出的相关结论,综合考虑巷道跨度大、隔绝采空区瓦斯等安全因素,确定了特厚煤层综放工作面沿空掘巷留设区段煤柱的合理宽度。     

基于地应力测量的综放沿空顺槽合理护巷煤柱尺寸的数值模拟研究

 地应力是地下工程围岩变形、破坏的根本渊源,地应力的大小和方向是进行地下各种岩土工程稳定性分析的主要依据。综采放顶煤是目前厚煤层普遍采用的开采方法,合理的护巷煤柱尺寸不仅对工作面提高煤炭回收率,而且对消除因煤柱引起的灾害和不利影响具有重要意义。本文针对姚桥煤矿具体地质技术条件,采用空芯包体应力解除测量技术在－650水平东七煤仓附近的7#煤层老顶砂岩中进行了地应力测量,分析得出了三维地应力结果。在此基础上,采用数值模拟计算方法,对姚桥煤矿中央采区7001综放工作面沿空顺槽护巷煤柱宽度进行了优化分析,得出了护巷煤柱的合理尺寸。工程实践表明,该方法确定的煤柱尺寸合理、可靠,为综放回采巷道的合理布置及护巷煤柱参数的合理确定提供了科学依据,这对于高地应力区域巷道合理护巷煤柱宽度的留设具有重要参考意义。     

综放沿空掘巷护巷窄煤柱留设宽度优化设计研究

护巷窄煤柱的合理留设是综放沿空掘巷技术成功实施的关键问题。基于采空侧煤体倾向支承压力分布特征以及护巷煤柱体的极限平衡理论,确定了护巷窄煤柱合理留设宽度的上、下限值解析表达式,结合山东某矿3309综放工作面的采矿地质条件,认为护巷窄煤柱合理留设宽度范围为4.1~7.2 m。为了进一步优化设计护巷窄煤柱的留设宽度,采用数值模拟方法对合理取值范围内的护巷窄煤柱留设宽度进行对比分析,认为3309综放工作面护巷窄煤柱的最优留设宽度为5m。将上述研究成果成功运用于工程实践,现场实测数据表明,结合理论分析和数值计算综合确定的护巷窄煤柱最优留设宽度可以有效控制沿空巷道围岩变形量,有利于维护综放沿空巷道的整体稳定性。     

综放沿空掘巷底板力学机理与控制技术研究

针对谢桥煤矿沿空掘巷底板变形严重问题,在沿空掘巷整体力学环境分析的基础上,建立了底板力学模型,通过对底板失稳机理的分析,指出综放工作面沿空掘巷底板破坏主要是实体煤帮高应力的作用,控制的关键是加强实煤体帮、底角和窄煤柱的支护。这一思想在1101(3)综放面沿空掘巷实践中取得了很好的支护效果。     

特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制机理及其应用

针对特厚煤层(达15 m)综放沿空掘巷采动影响范围大、围岩性质裂隙以及煤柱稳定性差等特点,提出了顶板以高强高预应力让压锚杆支护系统、梯级锚固的束锚索支护系统以及多锚索-钢带桁架支护系统的强力联合控制技术,煤柱帮采用强力锚杆支护系统、高韧性材料注浆加固、钢筋混凝土墙支撑系统的刚柔协同控制技术,以及实体煤帮强力锚杆索支护系统进行特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定性的控制,并阐明其支护机理。结合地质生产条件与现场工程实践确定了沿空掘巷具体支护方案与工艺流程,并进行了现场应用。现场实践表明,巷道两帮和顶底板最大移近量分别为65和57 mm,变形量较小,首次实现了15 m特厚煤层综放沿空掘巷围岩的有效控制。     

遗留煤柱下近距离特厚煤层临空掘巷合理煤柱尺寸北大核心

选择合理的护巷煤柱尺寸是临空掘巷成功和安全的前提;以某矿30503工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法,对上覆遗留煤柱和本煤层相邻采空区条件下临空掘巷区段煤柱的合理尺寸进行了研究。结果表明:通过理论分析遗留煤柱沿底板应力变化规律,确定区段煤柱留设尺寸范围应在7~10 m之间;运用数值模拟分析了不同煤柱宽度条件下临空巷道煤柱应力和变形破坏规律,综合理论分析和数值模拟得出留8 m煤柱合适。现场监测结果表明,留8 m煤柱时,临空巷道顶板最大变形量为359 mm,两帮变形量为66 mm,巷道围岩变形稳定,能够满足现场实际生产要求。     

王家岭矿综放沿空掘巷合理煤柱宽度与控制技术研究

针对高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度留设问题,以王家岭煤矿为工程背景,通过钻孔窥视勘探基本顶断裂线位置阐明了巷道围岩的非对称破坏特征;建立了综放工作面侧向基本顶破断结构模型,推导出了沿空侧巷道顶板范围内弯矩表达式;采用FLAC3D数值模拟软件分析了不同煤柱宽度下巷道围岩应力与屈服区演化特征,确定了合理煤柱宽度为8 m;基于N2103回风平巷留设8 m护巷煤柱时顶板弯矩变化规律,提出了巷道围岩的非对称控制技术,并进行现场应用。结果表明：顶板、煤柱帮和实体煤帮位移量在工作面回采期间分别为216 mm、198mm和121 mm,巷道控制效果明显。     

基于应变软化模型的煤柱采动应力分布精细化数值模拟

以山西经坊煤业08综放工作面工程地质条件为背景,开展了工作面护巷煤柱采动应力的现场钻孔应力实测;同时,分别建立了基于摩尔-库伦(MC)本构模型以及应变软化(SS)本构模型的数值计算模型,精细研究了综放工作面煤柱采动应力空间分布及演化规律。现场钻孔应力监测及数值模拟结果表明：与传统的MC模型相比,基于SS模型的精细化数值模拟能够准确地获得综放工作面煤柱采动应力空时分布规律,其结果更接近于现场钻孔应力监测结果;基于SS模型的煤柱上的支承压力峰值位置滞后工作面40-50m,而基于MC模型煤柱采动应力峰值位置始终处于采空区中部,不能反映采空区顶板垮落破断对采动应力分布规律的影响;基于SS模型的煤柱上的侧向支承压力与工作面前方的超前支承压力分别相比基于MC模型的结果小43.3%与26.2%。研究成果对于指导综放工作面护巷煤柱尺寸留设以及巷道布置与支护设计具有一定的理论与工程指导意义。     

特厚煤层综放开采沿空掘巷煤柱合理宽度研究

针对特厚煤层综放开采沿空掘巷时宽煤柱护巷效果不佳,煤壁片帮、围岩变形量大、煤炭资源浪费严重等现状。以伊犁潘津工业煤矿2302工作面回风巷为工程背景,基于极限平衡理论探究了侧压系数、采高、埋深及煤柱支护阻力等因素对窄煤柱宽度的影响规律。结果表明,随着前三者逐渐增大,煤柱宽度也随之增大,后者反之|煤柱合理宽度取值范围的上下极限差值也随之增大,而后者几乎不发生变化。此外,结合现场地质条件,确定了窄煤柱宽度为6m,同时采用数值计算验证了其合理性,并在2302工作面回风巷进行了工业性试验。现场结果表明,6m窄煤柱在沿空掘巷期间,巷道断面开拓轮廓无明显变形,围岩控制效果显著。     

综放复合顶板错层位外错式沿空掘巷异型窄煤柱宽度优化研究

针对复合顶板沿空掘巷窄煤柱留设宽度以及围岩稳定性难题,以试验矿井具体地质条件为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法,对综放沿空掘巷窄煤柱稳定性问题展开研究。分析了不同窄煤柱留设尺寸条件下传统综放工作面沿空掘巷“T”型煤柱围岩应力和塑性区分布特征,研究表明,传统综放工作面留设“T”型窄煤柱沿空掘巷两帮围岩塑性区呈非对称分布,顶板复合岩层破坏深度广,且窄煤柱帮处于不均衡承载状态,宽高比小,自身稳定性差,承载能力差。基于上述问题提出错层位外错式沿空掘巷技术,针对不同尺寸下异型煤柱进行数值模拟研究,结果表明,与常规“T”型窄煤柱相比,其具有优越的“堵漏风、阻变形、能承载”的护巷效果,为巷道围岩控制技术提供有利条件。