大采高综采工作面区段煤柱合理留设应用研究

巷道围岩应力分布和围岩结构的完整性对大采高综采工作面区段煤柱宽度留设有着重要影响。以山西马堡煤业15#煤为研究背景,通过现场实测、实验分析、数值模拟等手段,分析煤柱应力环境、不同宽度煤柱应力变化规律及临空巷道围岩稳定性,并对合理区段煤柱宽度进行研究。研究结果表明:区段煤柱7.0 m深度为应力峰值区域,回采巷道侧煤柱塑性区宽度在5.0～6.0 m;大采高综采工作面合理区段煤柱留设宽度为19 m。     

察哈素煤矿厚煤层综采工作面煤柱合理宽度模拟研究及实践分析

煤柱宽度的合理留设是确保厚煤层双巷布置综采工作面安全回采的关键。针对察哈素煤矿因煤柱留设不当而导致回采巷道大范围破坏的问题,采用数值模拟的方法研究了巷道失稳的原因和煤柱的合理宽度。结果表明:工作面煤柱宽度不足导致巷道两侧支承压力叠加是巷道维护困难的主因。通过对比不同煤柱留设条件下采场应力、收敛变形和塑性区分布情况,得出该矿合理的煤柱宽度为35 m。现场实践表明,该方案的技术及经济效益显著。     

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。     

极浅埋煤层条带开采煤柱合理宽度研究

为了解决极浅埋煤层条带开采过程中留设煤柱合理宽度不明确的问题,以某矿为例,采用理论分析与数值模拟的研究方法,根据岩体极限平衡理论计算得到支撑煤柱宽度为1.56~1.83 m;支撑煤柱的宽度增加引起面积增加,总的承载能力增大;支撑煤柱为1.25 m,采深大于150 m后,全部进入塑性区,可能发生失稳;宽度为1.5、1.75、2.0 m时,随着采深的增加,最大垂直应力基本呈线性增加。     

大采高沿空留设小煤柱宽度优选

为减少井下因留设区段煤柱造成煤炭资源的丢失,以内蒙某矿大采高沿空掘巷留设小煤柱为研究背景,通过对地质资料勘察、有限元数值模拟方法对留设不同小煤柱宽度尺寸进行研究,研究结果表明:当煤柱宽度为3 m、4 m时,巷道处于煤柱支承应力升高区域内;煤柱宽度为5m、6m、7m时,巷道处于煤柱应力降低区域,留5 m时的煤柱应力峰值依然较高,峰值为23 MPa,留7m小煤柱时煤柱的应力降低幅度不大,留设7m煤柱浪费煤柱资源,不符合现场生产效益的要求。所以,从煤柱承载稳定性和煤炭的采出率角度,留设6m小煤柱最为经济合理,现场工业性试验表明该条件下沿空掘巷巷道控制效果良好。     

深井综放沿空掘巷围岩应力特征模型试验研究

以赵楼煤矿深井综放沿空掘巷为工程背景,采用大型地质力学模型试验系统研究深井综放沿空掘巷在上工作面回采、巷道掘进及本工作面回采期间围岩应力演化规律,分析不同煤柱宽度下围岩应力分布特征,并提出相应的工程建议措施。结果表明:掘巷期间不同煤柱宽度条件下煤柱帮围岩应力峰值及分布状态不同,3～6 m煤柱时,竖向应力近似呈三角形分布,8 m煤柱时呈梯形分布,且随煤柱宽度增加,煤柱最大竖向应力增大;不同煤柱宽度下的实体煤帮应力峰值均大于煤柱帮,且随煤柱宽度增加,实体煤帮更加靠近支承压力峰值位置,不利于巷道支护。工作面回采期间,煤柱宽度小于3 m时,随着超载等级的增加,煤柱应力峰值先增大后减小,煤柱宽度大于5 m时,煤柱的应力峰值一直增加但增幅降低,煤柱帮浅部应力逐渐减小;实体煤帮的应力峰值不断增大,且应力峰值位置逐渐向煤体深部转移。工程实践表明,掘采期间的巷道变形均得到有效控制,研究结果可为确定合理的煤柱留设宽度及巷道支护参数和强度提供借鉴和参考。     

动压巷道区段煤柱合理留设宽度研究

为了确定受工作面采动压影响下的区段煤柱尺寸,提高煤炭资源采出率,以付村煤矿3上403,405巷道为背景,采用理论计算和数值模拟的方法,建立了考虑中间主应力影响的三维离散元模型,探讨了支护参数优化后煤柱宽度分别为3、5、7、9、11 m下的巷道围岩变形和支承压力分布规律。研究结果表明:理论计算得到煤柱留设尺寸应为3.25～3.85 m;数值分析显示沿空侧煤帮变形量随煤柱的宽度的增加先减小后增大再减小,在煤柱宽度为5 m时达到最小值;煤柱内的支承压力呈单峰分布且峰值大小且随煤柱宽度的增大而增大,煤柱宽度小于5 m时峰值应力小于原岩应力;动压巷道可以留设在距离煤帮0～6 m的应力降低区内,区段保护煤柱最优宽度为3.0～5.0 m。经现场实践,在高预应力让压锚杆支护体系下留设3 m煤柱,取得了良好的围岩控制效果,为类似情况下合理煤柱宽度的选择提供参考。     

特厚煤层综放工作面区段煤柱宽度优化研究

为了提高资源回收率和防止煤柱失稳诱发冲击地压,在特厚煤层综放工作面区段留设合理煤柱宽度。首先采用极限平衡理论计算煤柱留宽应大于19 m;其次,通过数值模拟得到4种不同宽度煤柱的塑性区分布范围,初步得到煤柱合理宽度为20 m;最后,通过现场实测法对煤柱的侧支承压力、巷道表面位移和锚杆(索)应力进行监测,结果进一步表明,煤柱宽度为20 m时中部存在一定宽度的弹性核,此时巷道和围岩变形小,煤柱较稳定。从经济效益和回采安全的角度考虑,某矿合理区段煤柱宽度应为20 m。     

高应力厚煤层不同宽度护巷煤柱数值模拟研究

为研究高应力厚煤层巷道掘进过程中护巷煤柱宽度留设的问题,根据掘进工作面工程地质概况,采用FLAC~(3D)数值计算方法对不同煤柱宽度进行模拟,研究不同宽度煤柱下的垂直应力、水平应力及塑性区分布规律。研究结果表明:煤柱宽度的留设对巷道围岩应力影响较大,留设5m煤柱,峰值应力达到43.3MPa,煤柱宽度为25m时,峰值应力为27.5MPa;巷道开挖过程中,受到压应力远大于拉应力,拉应力随煤柱宽度增加"先增后减",当煤柱宽度为15m时,压应力最大,为20.7MPa,当煤柱宽度为20m时,压应力最小,为17.7MPa;煤柱宽度小于10m,煤柱整体呈塑性状态,煤柱宽度大于10 m,弹性核区宽度随煤柱宽度增大而增大。综合考虑,留设护巷煤柱最佳宽度为20m。     

大采高工作面煤柱留设宽度影响因素研究

以大采高煤柱的留设宽度为研究对象,在回采巷道应力分析的基础上,对采空区侧塑性区宽度,巷道侧塑性区宽度与弹性区宽度进行研究,确定了煤柱合理的设计宽度,并找出了影响煤柱留设宽度的因素,为大采高工作面的实际生产设计提供了借鉴。     

深部大采高综采工作面区段煤柱宽度优化研究

为解决深部大采高综采工作面大尺寸区段煤柱护巷效果与煤炭资源回收率之间的矛盾,以红庆河3-1煤大采高工作面为研究背景,通过极限平衡理论计算深部采场煤柱塑性区、弹性区宽度,采用应力监测手段分析煤柱内应力分布特征,结合不同宽度煤柱数值模拟结果,得出结论:3-1401工作面回采侧与掘进侧塑性区宽度分别为6. 28m、5. 83m,并采用数值模拟计算对该结果进行了验证;应力监测结果表明,40m煤柱呈现双峰状应力分布特征,应力集中程度明显,回采侧应力峰值位于距煤壁6m位置,应力集中系数达2. 18,掘进侧应力峰值位于距煤壁5m位置,应力集中系数为1. 98;综合以上分析结论,确定该条件下区段煤柱合理宽度为25m。     

浅埋煤层房式采空区下开采煤柱稳定性研究

房式采空区煤柱留设状况复杂,房柱及隔离煤柱结构的失稳对下位煤层回采工作面造成严重影响,为掌握浅埋煤层房式采空区下开采的矿压显现特征,确保煤矿安全生产,以石圪台矿2~#、3~#煤层为工程背景,通过理论分析和数值模拟方法,揭示了2~#煤层6 m×8 m房柱和20 m隔离煤柱带的应力场分布特征以及下位回采工作面过房式采空区的围岩应力特征和塑性区演化规律。结果表明:在2~#煤层房式采空区6 m×8 m房柱失稳结构下,3~#煤层应力处于卸压状态,应力降低16%;3~#煤层在开采过程中,超前支承压力最大峰值均处于2~#煤层留设20 m隔离煤柱及房柱失稳区域下方。     

文明煤矿采区下山保护煤柱合理尺寸计算研究

为了留设合理的采区下山保护煤柱,采用理论分析与计算机数值模拟两种手段展开研究,确定采区下山煤柱的留设准则,即在考虑双侧采动的前提下,尽可能将采区下山布置在原岩应力区内。并结合实际工程背景条件下,对采区下山保护煤柱的留设宽度进行计算,得到采区下山保护煤柱尺寸不小于33.8m,为了验证理论计算的合理性,采用计算机数值模拟,通过分析不同尺寸煤柱的支承应力峰值、塑性区分布范围与支承应力分布范围,最终确定40m宽的煤柱最为合理。     

采区上山保护煤柱留设尺寸研究

以山东某矿1301采区为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件,研究了13011及13012工作面回采过程中,煤巷轨道上山及岩巷运输上山保护煤柱的塑性区、支承应力演化规律。研究表明:13011工作面单翼回采时,工作面回采至距煤巷轨道上山40 m后,煤巷轨道上山出现塑性破坏和应力峰值急剧增加现象;13012工作面回采至距岩巷运输上山30 m后,运输上山出现明显的应力叠加现象,应力峰值急剧增加;煤巷轨道上山保护煤柱留设40 m及岩巷运输上山保护煤柱留设30 m时,可有效控制巷道的围岩变形,为合理留设上山保护煤柱、提高煤矿工作面安全回采率提供参考依据。     

上下分组开采工作面煤柱留设尺寸研究

为提高煤炭资源回收率和防止煤柱留设过小造成巷道围岩失稳变形破坏影响工作面安全回采,运用数值模拟方法分别对留设10m、11m、12m宽度煤柱进行巷道围岩应力变化模拟试验,确定11~#下组煤煤柱宽度为11m,上组煤煤柱宽度为25m。应用实践表明,工作面推进过程中,巷道没有发生大的破坏变形,煤柱保持较为稳定状态,工作面实现安全回采,证明留设的煤柱尺寸满足设计要求。     

旺格维利式开采采硐间煤柱合理宽度留设研究

为解决条带式旺格维利式开采(简称"旺采")特有采硐间煤柱在回采过程中影响顶板稳定性,制约连采设备高效回采、安全退出,降低煤炭资源采出率的难题,以盛平煤矿为研究对象,采用FLAC3D数值模拟研究方法,分析了1.00、1.25、1.50、1.75 m不同采硐间煤柱宽度方案下的煤柱受力情况、煤柱塑性区分布、直接顶塑性区受力、...     

工作面合理区段煤柱尺寸研究

本文运用FLAC3D软件数值模拟研究了色连一号矿首采8101工作面回采过程中煤柱应力和围岩塑性区演化规律,分析了不同宽度煤柱在回采过程中稳定性,确定了该工作面留设20m宽度煤柱,护巷效果显著。     

大采高综采工作面区段煤柱合理宽度研究

为了确定焦坪矿区2301大采高首采工作面区段煤柱的留设宽度,以煤柱应力监测为切入点,实测分析了侧向支承压力分布特征;通过理论计算得到了煤柱弹性核区宽度和掘巷塑性区宽度,据此初步确定了区段煤柱的宽度。在此基础上,采用FLAC3D数值模拟方法研究了不同宽度时煤柱的塑性破坏特征,最终确定大采高工作面煤柱的合理宽度为25 m。现场应用表明,煤柱留宽方案满足相邻工作面的护巷要求。     

双巷布置综采工作面煤柱合理宽度研究

针对察哈素煤矿厚煤层综采工作面因留设煤柱不合理而产生的双巷间围岩变形和破坏问题,利用工程类比、理论分析和数值模拟的方法,研究了巷道失稳原因和煤柱的合理宽度,并在现场进行了煤柱优化试验对研究结果进行验证。结果表明:察哈素煤矿地质及生产条件不适合留设窄煤柱,工作面煤柱宽度不足导致巷道两侧支承压力叠加,使得巷道维护困难。通过对比布设不同煤柱时采场应力、位移和塑性区分布情况,得出该矿合理的煤柱宽度为35m,优化设计有效改善了巷道失稳问题,并且提升了经济效益。     

多煤层开采合理煤柱尺寸留设研究

针对潘三矿多煤层回采受F24大型逆断层影响,利用FLAC3D研究11煤和13煤留设不同尺寸断层煤柱情况下,采场应力和塑性区演化规律,从而提出合理的断层煤柱留设尺寸。研究发现,随着11煤回采留设煤柱的减小,应力集中逐渐向断层上盘转移,而13煤回采受11煤回采的影响,煤柱的减小使采空区左侧应力集中区域逐渐增大;同时,断层附近塑性区范围逐渐增大并最终与采场塑性区导通,为防止突水事故,确定煤柱留设尺寸分别为40m、60m;现场工程验证该留设尺寸是合理的。