高突矿井综采工作面合理区段煤柱留设

针对高突矿井采煤工作面矿压显现导致煤柱产生裂隙裂缝,相邻工作面采空区瓦斯扩散影响工作面安全回采的难题,在双柳煤矿33(4)23和33(4)25工作面通过理论计算、数值模拟、现场测定,研究煤柱宽度留设的极限值、应力分布规律以及现场瓦斯浓度。试验结果证明：最佳煤柱留设距离为30～40 m;巷道侧最大应力位置为距巷道2.5 m处,煤柱附近应力随距巷道距离增大先快速下降,接着逐步升高,在靠近采空区区域发生应力增大,接着应力逐步下降。通过在33(4)25工作面施工围岩钻孔开展应力测定以及检测工作面瓦斯浓度,发现工作面之间留设30 m的煤柱,不但可以满足巷道支护强度的要求,还可以阻碍瓦斯扩散。     

豹子沟矿10203工作面运输顺槽小煤柱护巷支护技术

针对豹子沟矿10203工作面小煤柱留设及回采巷道支护问题,现场观测分析了邻近10103回采巷道顶板岩层结构及支承压力规律,得出回采巷道为煤巷,围岩强度较低,工作面存在断层,区段煤柱应取在应力降低区8～10 m处。采用FLAC^3D数值模拟了10203工作面不同小煤柱宽度时掘进及回采期间围岩变形情况,确定10203工作面留设10 m的区段煤柱。优化支护后在10203工作面回采巷道进行了应用,在新支护参数下小煤柱总体比较稳定且回采巷道变形量较小,完全满足矿井安全生产需要。     

工作面回采与支架回撤协同作业新技术

基于采区最后1个走向工作面与煤柱采出工作面开采衔接时间长、工艺复杂、煤炭采出率低以及支架回撤巷道掘进工程量大等问题,结合梧桐庄矿2号煤层三采区182312(简称312)走向工作面及182312外(简称312外)煤柱采出工作面地质生产情况,采用理论分析、工业性试验等研究方法,提出了工作面回采与支架回撤协同作业新技术:在312工作面回采过程中完成312外工作面生产系统,312工作面贯通三采右翼出煤巷,利用支架对出煤巷进行留巷,在312外工作面推至支架留巷段,边推进工作面边回撤支架。研究表明:由极限平衡区公式计算得支承应力峰值叠加区宽度为7.2 m,在压力拱载荷作用下,由不同支架控顶距计算得煤柱宽度为6.6～7.7 m,最终确定了贯通前让压煤柱宽度为8 m;分析了312工作面在贯通出煤巷前基本顶不同断裂形式及其让压调节机理,计算分析得基本顶预断裂位置超前合理断裂位置1.4 m,因此采用支架高阻力停采等压16 h;在312工作面距出煤巷50 m前完成了巷内补强支护; 312工作面距终采线14 m进行挂绳铺网,并在距终采线2.4～13.0 m铺设风筒布; 312工作面贯通出煤巷后,制定了支架留巷工艺;支架留巷完成后,开始回采312外工作面,在312外工作面推至支架留巷段,采用"掩护式迈步台阶支架拆除法"边推进工作面边回撤支架。此技术实现了出煤巷的"一巷三用",提高了煤炭采出率,简化了工作面衔接及支架回撤工艺,节省了巷道工程量及支护费用,最终实现了工作面回采与支架回撤的协同作业。     

特厚煤层沿空巷道煤柱留设宽度研究

针对特厚煤层综采工作面的回采巷道护巷煤柱宽度留设的问题,以南阳坡煤矿6104工作面回风顺槽为工程背景,采用数值模拟的方法,研究了不同宽度煤柱下的垂直应力及塑性区分布规律。研究结果表明:煤柱宽度在5～15 m时未出现弹性核区,宽度为20 m时出现弹性核区,平均7 m,煤柱的整体变形不大,处于稳定状态,煤柱宽度大于20 m,弹性核区宽度也渐渐增大;当煤柱宽度为20～30 m时,垂直应力出现双峰值,且随煤柱尺寸变大,峰值有所减少。综合考虑,留设护巷煤柱的最优宽度为20 m。     

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。     

复杂特厚煤层综放工作面煤柱应力分布规律研究

为了掌握塔山煤矿3-5号煤层综放面煤柱应力分布及巷道变形规律,在深入调研目前煤柱压力显现情况的基础上,通过在2个综采放顶煤工作面回风巷布置应力观测区,在测区内安装GYW25型钻孔应力传感器和KJ216-F2本安型监测分站,动态监测煤柱内应力变化,同时进行了巷道围岩变形观测。观测分析结果表明:在8208工作面回采期间,煤柱应力波动较大,峰值位置位于距8210工作面一侧25 m,距8208工作面一侧13 m附近;在留设38 m区段煤柱的情况下,8208工作面前方100 m范围内回风巷顶底板累计移近量达到1 000~1 400 mm,两帮达到600~1 000 mm;在回采与掘巷相向施工条件下,38 m煤柱是安全的、合理的;从8210工作面回风巷煤柱应力峰值位置分析,可以将煤柱减小到30~35 m。     

综放工作面回采巷道保护煤柱的合理确定

以某矿3#煤层为研究对象,详细阐述了留设煤柱应考虑的主要因素,通过数值模拟计算和现场实测研究不同宽度煤柱的应力分布情况、塑性破坏分布、煤柱应力和变形量随工作面回采变化规律等,最终确定该矿井3#煤层综放工作面回采巷道保护煤柱应留设15~18 m。     

厚煤层工作面合理煤柱宽度设计及稳定性研究

以2-118C综采工作面合理的区段煤柱宽度留设为背景,通过理论计算和FLAC3D软件建立模型,研究工作面回采时不同区段煤柱宽度下煤柱的应力分布及塑性区情况,确定2-118C综采工作面的区段煤柱宽度为10 m。2-118C工作面下顺槽内布置的钻孔应力计测点数据显示,在留设10 m宽煤柱的情况下,2-118C综采工作面回采过程中巷道变形在可允许范围内。     

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。     

孤岛工作面回采合理煤柱宽度研究

针对孤岛工作面开采时两侧煤柱应力集中问题,以山东能源协庄煤矿401工作面为研究对象,通过数值模拟和现场实测研究了孤岛工作面回采时煤柱采动应力和塑性区分布特征。模拟结果表明：当煤柱宽度由10 m增加至40 m时,相邻工作面两侧高应力区范围以及对大巷应力分布的影响逐渐减小,最大水平应力分别降低了13%、10.5%和6.2%;煤柱宽度为10 m和20 m时,煤柱出现塑性破坏失去承载能力;煤柱宽度为30 m和40 m时,煤柱两侧出现塑性破坏,中心未出现塑性破坏,仍具有承载能力;基于模拟结果,确定合理煤柱宽度为30 m,现场监测结果表明,该煤柱宽度可以实现孤岛工作面的安全回采。     

大采高综采面双巷掘进巷间煤柱合理留设研究

为了解决大采高超长距离回采工作面护巷煤柱的合理留设问题,以陕西小保当矿一号井112201工作面运输顺槽与辅助运输顺槽之间留设的煤柱为工程背景,通过理论分析、FLAC3D数值计算和现场实测相结合的方法,对二次采动影响下合理的区段护巷煤柱尺寸展开研究,结果表明:煤柱内部应力集中程度随宽度增加而减小,煤柱宽度超过20m后,集中应力最大值变化不再明显,确定煤柱留设合理尺寸为20m。基于非对称联合支护理论,提出了适用于112201大采高综采面辅助运输顺槽的锚网索联合支护方案,工程实践结果表明,相邻112202接替工作面回采期间112201工作面辅助运输顺槽围岩变形量在可控范围内,煤柱完整性和稳定性良好,证明所留设的煤柱宽度与选择的支护方案能够保障工作面安全高效生产。     

特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度研究

针对塔山矿特厚煤层综放工作面与回采巷道对头施工过程中面临的区段煤柱合理宽度留设、回采动压影响范围确定等问题,采用理论分析、数值模拟及现场应力实测等手段对特厚煤层综放采场覆岩断裂结构、区段煤柱应力分布及区段煤柱合理宽度进行研究。采空区一侧煤体应力,应力剧烈影响范围30~35 m。煤柱应力现场实测表明,相邻工作面回采期间应力沿煤柱宽度大致呈单峰型、非对称分布,应力高峰区距8210回风巷21~30 m、距8208采空区8~17 m,采空区顶板运动稳定滞后距离120~130 m。结果表明,塔山矿特厚煤层综放面对头施工条件下留设38 m煤柱是安全的,从煤柱应力分布角度分析煤柱宽度可减小至30~32 m。     

大巷煤柱回收工作面覆岩破坏及应力演化规律研究

以赵家梁煤矿大巷煤柱回收为研究背景，用物理相似模拟实验和现场监测等方法，对大巷煤柱回收工作面覆岩破坏及应力演化规律进行研究。结果表明：3101工作面采空后，靠采空区侧保护煤柱应力峰值为5.12 MPa，距采空区7 m;3102工作面采空后，靠采空区侧保护煤柱应力峰值为5.2 MPa，距采空区8.5 m；大巷煤柱回收工作面回采完成后，保护煤柱上方应力分布呈马鞍形，两侧采空对大巷煤柱回收工作面影响较小。现场实测数据与物理相似模拟实验所得数据相符，验证了相似模拟实验用于类似问题研究的可行性。     

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。     

断裂构造复杂区探查与灾害防治技术研究

根据某煤矿23上631工作面实际地质条件为基础,运用地面瞬变电磁和三维地震等先进的物探综合探查技术手段,查明影响工作面安全开采的隐蔽致灾地质因素,并结合FLAC3D数值模拟软件,针对工作面回采期间断层防水煤柱留设问题进行分析。通过留设不同宽度的保护煤柱,分析断层的应力变化、位移变化及塑性破坏情况,得出断层煤柱的合理留设宽度。为工作面安全开采提供可靠的技术支持和保障,确保实现工作面的安全开采。     

孤岛工作面围岩应力特征及支护技术

以淮南张集矿32205工作面为背景,采用FLAC3D数值模拟软件对孤岛工作面应力分布特征进行了分析。结果表明:孤岛工作面形成后,工作面应力主要集中在采空区的两侧。巷道掘进前,对比不同煤柱宽度下孤岛工作面巷道围岩应力分布,确定留设煤柱的合理宽度为7m。回采期间,工作面超前支承压力峰值随工作面推进距离先增加后减小。针对该工作面具体条件对巷道采取相应的加强支护,经现场实测结果表明:32205工作面回采巷道变形量较小,满足安全生产的要求。     

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。     

高瓦斯综放工作面区段煤柱合理尺寸确定

为确定区段煤柱的合理尺寸,从保持煤柱稳定性所需宽度条件入手,建立煤柱两侧塑性破坏区理论计算公式。结合现场实测数据,提出留设煤柱宽度27、30、33 m 3种方案;利用FLAC3D数值软件分析了下区段工作面回采时煤柱及巷道的应力场及塑性变形特征。研究结果表明,当区段煤柱宽度为27 m时,煤柱两侧应力集中现象明显,塑性破坏深度包络帮锚杆全长且巷道边缘处于应力增高区,不利于巷道稳定;当煤柱宽度达到30、33 m时,巷道围岩情况明显改善。综合考虑3个"有利于"原则,确定常村矿2207工作面区段煤柱合理宽度为30 m。     

采掘扰动对高应力厚煤层护巷煤柱的稳定性分析

针对沿空掘巷及本段工作面采掘扰动对高应力厚煤层护巷煤柱的稳定性影响问题，以陕西金源招贤煤矿1305工作面为工程背景，通过理论分析、数值模拟及现场实践的方法，分析了采掘过程中煤柱内应力演化及基本顶的破断规律，给出了基本顶初次及二次破断后的力学模型，分析了采掘过程中工作面前40 m范围内护巷煤柱的应力和弹塑性区分布规律。结果表明：工作面采掘致使基本顶破断形成的三角块结构是造成煤柱失稳的重要因素；风巷掘进期间，应力集中区与峰值应力主要分布在采空区侧煤柱内，巷道侧煤柱基本稳定；1305工作面回采期间，工作面前方20 m范围内煤柱应力叠加现象明显且塑性区宽度增加幅度较大，在30 m和40 m处煤柱应力分布规律与掘巷期间相似且塑性区宽度增加较小。综上表明，工作面采动对前方20 m煤柱的稳定性影响严重。现场实践证明合理的支护参数设计能有效控制巷道围岩的稳定性。     

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。