大采高综放工作面沿空掘巷对区段煤柱的影响

综放开采过程中,区段煤柱受到采空区与相邻采煤工作面的影响,产生应力叠加,区段煤柱内沿空掘巷留设小煤柱有效地卸载了煤柱两侧压力,大煤柱与小煤柱相互影响,共同承载上部载荷。通过FLAC3D数值模拟的方法,对某矿的区段煤柱留设进行了研究,研究其两侧应力分布、塑性变形,既要使工作面避开应力增高区,又要把煤柱宽度控制在合理范围内。     

巨厚坚硬顶板伴随冲击地压工作面区段煤柱稳定性评估

针对内蒙古某煤矿工作面多次发生冲击地压等安全事故,利用钻孔应力计和PASAT对工作面的侧向采动应力和区段煤柱进行了研究。结果表明:该煤矿的超前应力影响范围为80m左右;煤柱内应力分布为:0~8m为破碎区,8~15m为应力升高区,15m为应力叠加区;工作面区段煤柱应力峰值位于15m处,正好处于煤柱中心位置,说明煤柱留设不合理,存在不稳定性。研究结果可为类似地质条件工作面区段煤柱留设提供参考。     

阳泉矿区综放面不同护巷煤柱下应力分布规律实测研究

针对阳泉矿区高应力综放面沿空掘巷煤柱宽度留设不合理的问题,采用现场实测研究的方法对阳泉二矿80801及80509综放工作面不同宽度护巷煤柱及其所对应工作面实体煤内应力分布规律进行分析。实测结果表明,留设5.5 m煤柱时上覆岩层大部分载荷转移至工作面实体煤中,沿空掘巷巷道避开了侧向支承压力高峰区,维护了巷道稳定性,保证矿井高效安全生产。     

一面三巷煤柱应力分布及留巷围岩变形规律

为掌握一面三巷煤柱应力分布及留巷围岩变形规律,以泊江海子矿113101泄水巷及泄水巷和113101带式输送机巷之间联络巷为工程背景,采用GYW25围岩应力传感器及"十字"布点法,监测工作面回采前后煤柱应力分布及泄水巷围岩变形规律。结果表明,煤柱应力沿工作面推进方向可分为应力影响区、应力剧烈变化区、应力缓慢变化区及应力稳定区;煤柱应力稳定后沿侧向可分为低应力区和高应力区,应力峰值为29 MPa,距113101带式输送机巷16 m、距113101泄水巷9 m,应力峰值偏向泄水巷侧;泄水巷受本工作面采动影响主要为滞后影响,其中变形剧烈影响区为工作面采后0～450 m区段,750 m后巷道围岩变形基本趋于稳定,研究成果为类似条件煤柱尺寸留设及留巷围岩加固设计提供了实测依据。     

常村矿“Z型”煤柱区冲击危险性数值模拟研究

常村矿21132工作面冲击矿压多发生在下巷超前支承压力区和"Z型"煤柱区。研究认为,受外错煤柱产生的高应力影响,下巷冲击次数高于上巷;受外错煤柱产生的高应力与延伸工作面侧向支承压力叠加影响,"Z型"煤柱区冲击频发。数值模拟结果显示,21132下巷接近"Z型"煤柱区时,水平应力由19.5MPa增加到22MPa,垂直应力变为原岩应力的2.5倍,解释了"Z型"煤柱区冲击频发的原因,预示着工作面推进至"Z型"煤柱区附近时冲击危险性将升高。     

斜沟矿大采高综采面煤柱优化设计研究

斜沟矿回采工作面巷道存在煤柱留设不合理导致的围岩变形和破坏问题。通过对工作面矿压实时动态监测的分析,使用FLAC3D数值模拟软件,对不同煤柱尺寸的应力分布规律和形变破坏进行了研究,揭示了18102工作面煤柱和矿压显现规律,通过构建模型和模拟计算得出回采工作面留设煤柱合理宽度为25m。     

特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度研究

为了解决特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱宽度确定的难题,以同忻矿8305综放工作面为研究背景,根据岩层移动理论,利用岩层三角形滑移区运动特征,分析了采空区稳定前后侧向支撑压力的分布规律,得出三角滑移区内岩体的质量在破断前后作用在煤柱上方的压力降低是侧向支撑应力减小的根本所在。同时,应用理论分析和数值模拟等方法得出采空区稳定后应力降低区宽度为17～21 m。从而将特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱最大宽度确定为11.5 m,并利用矿压观测的手段进行了现场验证。研究表明,巷道变形量小,小煤柱留设较合理,小煤柱最大宽度11.5 m能满足工作面安全生产需要,同时提高了煤炭回收率。     

煤柱承载、分区及接续工作面基本顶力学模型与计算分析

 论文基于煤柱的承载、分区及其对接续工作面基本顶板的支撑特点展开研究。利用极限平衡理论和克希霍夫定律的基础上,首先给出一侧采空实体煤内支承应力的表达式,结合岩石的全应力-应变曲线对实体煤各区域的划分给出确定准则,并考虑双侧采动条件下留设煤柱尺寸内部存在分区的情况。为了进一步分析不同尺寸煤柱接续工作面支承压力分布规律,采用FLAC3D对5m、20m以及80m护巷煤柱的稳定性及相应接续工作面支承应力分布情况进行计算分析,研究结论表明,接续工作面开采时,5m护巷煤柱完全破坏,接续工作面支承应力峰值点偏向采空区一侧;20m护巷煤柱中部存在弹性区,但处于高应力状态,接续工作面支承应力峰值点偏离采空区;80m护巷煤柱中部仍保持原岩应力状态,接续工作面支承压力分布规律与首采区相同,即中部出现峰值,向两侧呈对称式衰减。因此,最终的研究结果表明,计算接续工作面支承应力分布时,不能忽视与相邻工作面采空区之间所留设的煤柱尺寸因素。     

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。     

厚煤层回采工作面区段煤柱的合理宽度

回采工作面区段煤柱宽度的合理性直接影响着采掘工作面的顶板控制及安全生产,是进行工作面布置和支护设计的重要依据.为确定福达煤矿合理的区段煤柱宽度,本文根据矿井的工程地质和开采条件,通过对煤柱内弹塑性区的理论分析,计算出煤柱的留设宽度,并结合数值模拟的方法,分析了不同尺寸煤柱下应力分布和破坏范围.通过煤柱留设后的矿压实测,最终确定了福达煤矿回采工作面合理的区段煤柱宽度为19 m.     

冲击地压矿井采区下山保护煤柱合理宽度研究

留设合理宽度的采区下山保护煤柱是防范采区下山发生冲击地压的关键。为探讨冲击地压矿井采区下山保护煤柱宽度的确定方法,以李楼煤矿采区下山保护煤柱合理的宽度确定为工程背景,运用矿压理论研究了工作面向采区下山推采过程中覆岩运动规律、支承压力演化特征、冲击地压类型及其发生机制,分析了现场工作面推采过程中的微震监测数据和应力动态监测数据,综合确定了李楼煤矿工作面采动影响范围,提出了以防范各类冲击地压为原则的采区下山保护煤柱宽度的综合确定方法,并进行了工程验证。结果表明:①随着工作面向采区下山推进,采区下山保护煤柱宽度逐渐减小,工作面超前支承压力与采区下山侧向支承压力及两翼工作面超前支承压力将发生叠加、集中,震动附加应力与采区下山侧向支承压力叠加程度逐渐增大;②采区下山可能发生静动载叠加型、应力叠加型和蠕变型等3类冲击地压;③工作面超前、滞后采动影响距离为235 m,侧向采动影响距离为105.5 m;④从防范采区下山动静载叠加型、应力叠加型和延后蠕变型冲击地压的角度,综合确定李楼煤矿采区下山一侧保护煤柱宽度应不小于235 m。回采后期现场监测结果与收尾情况初步验证了当前李楼煤矿采区下山一侧保护煤柱240 m的合理性。     

胡底煤矿3#煤层工作面区段煤柱合理宽度研究

为研究胡底煤矿3^#煤层区段煤柱合理留设宽度,采用现场实测的方法实测了1303(上)工作面侧向支承压力分布情况。结果表明,在回采期间煤柱最大应力值为15.6 MPa,应力集中系数为1.55~1.74,平均应力集中系数为1.65。煤柱尺寸可以进一步缩小,在原设计35 m的基础上减去未受影响区尺寸(7 m),优化后煤柱留设宽度为28 m。     

Distribution laws of abutment pressure around fully mechanized top-coal caving face by in-situ measurement

In order to obtain the distribution rules of abutment pressure around the 1151(3) fully mechanized top-coal caving (FMTC) face of Xieqiao Colliery, the KSE-II-1 type bore-hole stress gauges were installed in the tailentry and headentry to measure the mining-induced stress. The distribution rules of the front and side abutment pressure were demonstrated. The results show that distribution rules of stress are obviously different in the vicinity of the face and entries. The peak value of abutment pressure in the protective coal pillar and face are located commonly in front of the working face along the strike, and they are located at the stress-decreased zone near the face. There is no stress peak value in the lateral coal mass beside the headentry in front of the face on the strike, and the peak value of abutment pressure appears at the rear area of the face. There are stress peak values both in the protective coal pillar and in the lateral coal mass beside the headentry to the dip.     

煤柱影响下被保护层开采应力演化特征数值模拟研究

为探究煤层群开采过程中，煤柱对被保护层开采应力演化特征的影响规律，以良村煤矿1801工作面为工程实际，应用FLAC3D应变-软化模型对煤柱影响下被保护层工作面开采时支承压力和三维应力的演化规律进行了数值模拟。研究结果表明：被保护层工作面除煤柱影响区之外整体处于卸压状态。支承压力演化规律与被保护层工作面开采进度紧密相关。当工作面推进位置处于煤柱影响区时，支承压力值突增至原岩应力的1.25倍，曲线呈快速上升态势。距离保护层的层位越高，垂直应力值越小，当层位距大于26m时，三维应力分布基本不再受煤柱的影响。煤柱影响下被保护层工作面范围可分为煤柱影响区、煤柱影响扩界区和卸压区，以此提出了瓦斯突出分区防治策略，在该工作面实施了高位穿层钻孔、采空区埋管瓦斯抽放、网状穿层钻孔和大直径卸压钻孔的综合措施，累计抽放瓦斯90余天，抽放瓦斯64805m，效果检验指标均不超限，实现了安全回采。     

松软煤层宽煤柱沿空巷道高应力显现规律及机理研究

结合藻渡煤矿N2103工作面发生的高应力显现规律,分析了高应力与工作面采动之间的联系;综合钻屑法和数值模拟法,共同分析了采动应力的影响区域,认为巷道经历的实体煤掘进阶段、极限平衡区阶段和采空区阶段3个阶段中,应力集中由超前支承压力和侧向支承压力共同作用;结合工程实践分析,造成高应力显现的力源主要来自于采空区侧向和超前采动应力的叠加影响,还受到工作面上方顶板的运移、垮断影响。基于理论分析及现场实测结论分析可知,藻渡煤矿N2103工作面回风巷动压载荷是由超前开采动应力、采空区侧向应力形成的宽煤柱弹性区的集中静载荷和采空区边缘覆岩活动引发的集中动载荷叠加而成。     

无煤柱开采条件下煤岩体支承压力的数值模拟

基于煤层的开采引起上覆岩层大范围移动和应力重分布,尤其是工作面周围煤岩体的承载应力变化这一理论,运用ANSYS对无煤柱开采进行数值模拟,观察到在开采过程中采空区上方煤岩在3个主应力方向均出现裂缝,且裂缝沿着工作面推进方向向前扩展,由此初步得到在开采影响下采空区上方的煤岩体内裂缝分布及发育情况;依据数值模拟结果,拟合出工作面周围煤岩体应力环境曲线,即减压区、增压区和稳压区3个区;通过计算得出无煤柱开采过程中支承压力集中系数的范围为2.54~2.96。同时由小煤柱的宽度与应力集中系数的关系发现：柱宽越大,相同条件下的集中系数越小,并且增幅越小。     

防治煤柱工作面顶板事故

分析了煤柱工作面顶板岩层运动的特点及支承压力分布情况,总结了梨树煤矿防治煤柱工作面顶板事故的方法,具有一定的借鉴意义。     

巨厚煤层大断面临空煤巷综放矿压规律模拟研究

为了掌握巨厚煤层大断面临空煤巷综放开采过程中的矿压分布规律,以塔山矿5203巷为研究对象,利用数值模拟的手段再现了煤炭开采的全过程,并对围岩位移、锚杆锚索轴力以及围岩应力等矿压显现进行了监测,研究表明：采动对矿压显现的影响可以分为无影响、微影响和强影响三个阶段,距工作面的距离分别为：大于120m、120m～50m和小于50m;随着工作面的临近,锚杆、锚索轴力逐渐增加,但当距工作面距离小于14m后,上述轴力迅速降低,且采动对煤柱侧锚杆的影响较实体煤侧大,而对锚索的影响较为均匀;巷道开挖后,有效的支护限制了围岩的破坏,使巷道周围集中应力达到17MPa;煤层回采后,煤体被超前支承压力破坏而使其应力得到释放,在煤柱或煤体内出现多个应力峰值。     

大倾角煤层多重扰动煤巷围岩应力分布规律

基于山西大远煤业有限公司1202工作面运输平巷大倾角煤层赋存条件,采用理论分析和数值仿真的综合研究方法,研究巷道在采空区侧向支承压力与超前支承压力叠加作用下的应力分布规律,并基于应力分析结果,提出合理的区段煤柱宽度。研究显示：在叠加压力作用强烈影响下,巷道围岩应力呈非对称分布特征,帮部集中应力与煤层底板侧向支承压力峰值影响范围贯通;侧向支承压力成为导致工作面超前支承压力非对称分布的主要因素,两者产生强烈应力叠加效应,形成典型多重扰动叠加应力环境;从减小巷道围岩应力非对称程度出发,并考虑煤柱与顶板和底板岩层的滑移破坏,建议山西大远煤业有限公司大倾角煤层区段煤柱宽度取值范围为6-12 m。     

大采高工作面煤柱支承压力实测分析

选用钢弦钻孔应力计对煤柱受采动过程中的应力变化进行观测。分析表明,在工作面推进过程中,靠近工作面侧46m范围内煤柱受到支承压力影响,并且呈凸台形式;52~60m范围内基本不受采动影响,并且靠近工作面46m范围内煤柱中存在一小一大两个支承压力峰值,分别位于工作面侧18m和38m处。由煤柱的边缘到深部,煤柱塑性区为0~10m,弹性区为10~50m,原岩应力区为50~60m。