上覆近距离遗留煤柱影响下采掘工作面应力场分析

为研究近距离上层遗留煤柱对下伏煤层工作面开采的影响,现以73_下29工作面为研究对象,根据近距离煤层的实际开采条件,采用理论分析和数值模拟方法研究上层遗留煤柱对下伏煤层工作面采场应力的影响。研究表明：近距离煤层在开采过程中,上层遗留煤柱下方会产生较大的应力集中现象,通过对遗留煤柱影响区域进行数值模拟可知,上层遗留煤柱对回采工作面的巷道围岩应力分布有较大影响。因此,在开采下层工作面时要选择合理的巷道布置参数,加强煤柱影响区的支护强度和矿压监测力度,同时加强人员的安全管理,以保证近距离煤层下伏煤层开采时的有效管理和安全回采。     

煤柱下近距离煤层回采巷道合理位置研究

针对回坡底矿井11号煤层开采时易受到近距离10号煤层回采影响的开采实践,文章以回坡底矿10号、11号煤层近距离煤层群为工程背景,通过理论分析、数值模拟对上下煤层巷道不同布置形式进行了分析,分析表明:煤柱下底板应力影响范围随深度增加而加大,剧烈程度随深度增加而降低;当11号煤工作面巷道与10号煤巷道重叠布置时,上下煤层煤柱均保持有较大核柱区,且巷道集中应力较小,能够保证下煤层工作面的正常安全回采。研究结果为回坡底矿井近距离煤层群下层煤开采巷道布置提供了理论依据。     

煤柱集中应力在底板中的传播规律

煤层群近距离开采时上层煤留下的煤柱势必形成应力集中,对下层煤的安全开采和巷道布置造成不利影响。以古书院矿为背景,采用数值模拟的方法对不同宽度煤柱下的应力分布、底板破坏进行了研究。研究表明:小煤柱(宽度小于50 m)下底板应力呈"钟"形分布状态,大煤柱(宽度在50 m以上)下底板应力呈"倒铁塔"状分布;随着煤柱宽度的不断加大,煤柱底板应力不断减小,破坏程度不断降低。研究结论对于近距离煤层的安全开采和巷道布置、支护设计都有一定的指导意义。     

近距离煤柱下工作面矿压规律及支架选型研究

近距离煤层开采时,上层遗留煤柱集中应力对下煤层开采会产生失稳破坏,同时工作面液压支架选型不合理受应力影响会出现压架事故。文章应用FLAC~(3D)软件建立数值模拟系统,对山西某矿近距离煤层煤柱应力传递规律以及工作面液压支架选型进行了研究,得出在上层煤柱所产生的应力集中系数,并通过引入应力集中系数计算评价液压支架的合理选型,进而实现工作面在上层煤柱影响下的安全、高效生产。     

不规则煤柱作用下工作面开采的三维数值模拟

通过对三河尖煤矿9202工作面实际开采情况的模拟，分析了近距离煤层或煤层群开采时，上部煤层开采后遗留的煤柱对下部煤层开采的影响.模拟显示下部煤层工作面推进到煤柱下方时形成的应力集中远大于工作面超前支承压力和煤柱引起的支承压力的简单叠加，形成的高应力区极易引发诸如冲击矿压的矿井灾害；指出在近距离煤层或煤层群开采时，要合理布置工作面的位置，根据上部煤层开采的时空关系来合理布置下部煤层工作面的回采巷道，并尽量避免在煤柱正下方采煤.     

近距离煤层群煤柱下采动应力分布特征研究

以鲍店煤矿六采区为工程背景,运用FLAC3D数值模拟软件,分析了近距离煤层群煤柱下开采应力分布特征。研究结果表明,2#煤层残留部分边界煤柱,3#煤层在开采前处于高应力状态,煤柱应力影响范围达50 m。工作面由煤柱向采空区推进时,距煤柱边界60m时,应力集中程度最大。工作面越接近采空区边缘,支承压力峰值越高,但影响范围越小。工作面由采空区推进到煤柱下时,与工作面由煤柱下向采空区推进相比,应力集中程度相对较低,影响范围较小。     

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。     

近距离煤层外错布置巷道支护技术研究

以山西省晋能集团盛平煤矿3#煤近距离煤层开采为研究背景,针对下层煤工作面巷道外错布置于上层工作面煤柱下方,巷道顶板破碎支护效果差的问题,采用FLAC3D数值模拟方法对下层工作面巷道外错布置于煤柱下方时的应力分布情况及围岩变形情况进行了研究,对类似近距离煤层工作面巷道的支护具有重要的借鉴意义。     

上覆煤柱影响下工作面应力场分布变化规律

为了研究近距离煤层群下行开采过程中,下煤层工作面受到上覆煤柱影响形成高应力区后,导致顶板垮落、冲击地压、煤壁片帮、瓦斯爆炸等煤矿灾害的发生问题,本文运用FLAC~(3D)软件,分别对厚度为1m、2m、3m、5m的上覆煤柱作用下位煤层开采前及开采过程中顶板应力分布动态变化规律进行数值模拟与分析。研究表明:①在下煤层未开采前,上覆煤柱会使下煤层处于应力集中状态;当煤柱厚度增加时,下煤层顶板支承应力场峰值、应力集中系数和应力集中区域范围逐渐减小,支承应力场峰值始终处于煤柱中心线附近。②随着工作面推进距离的增加,采区前方应力集中区域范围逐渐减小,支承应力场峰值及集中系数先增大后减小;在工作面推进过程中,煤柱厚度越小,工作面前方顶板支承应力峰值、集中系数和集中范围越大,应力集中区域与工作面的距离越小,越应注意防止冒顶、顶板破碎等矿井灾害事故的发生。     

近距离煤层协同机理对下层煤巷道位置的优化

近距离煤层的上层煤回采导致下层煤所处的应力环境复杂,回采巷道位置选择成为制约煤层安全回采的技术难题。通过数值计算研究了近距离煤层开采时下层煤内部应力分布及应力变化率演化规律,分析了下层煤内部应力变化率与上煤层残留煤柱尺寸之间的关系,提出了通过设计初期优化上层煤保护煤柱尺寸提供下层煤的回采和巷道维护时空先决条件,实现了上下煤层安全高效回采的协同机理。从应力变化率、应力集中程度和采区整体设计三方面对下层煤回采巷道位置进行了优化,验证了在上层煤残留煤柱正下方布置回采巷道的可行性。研究结果成功应用于现场工程实践。