综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究

为了合理确定兑镇煤矿工作面区段间的煤柱宽度,在保证巷道支护稳定前提条件下,减小煤柱宽度,提高煤炭采出率,通过对现场采集的煤层及顶底板煤岩样进行了煤岩体的物理力学参数测试,采用FLAC3D数值分析软件,建立了工作面回采过程中不同宽度区段煤柱的力学模型,对比分析了3种不同煤柱宽度时围岩应力、变形及塑性区分布规律的差异。结果表明：16 m宽的煤柱可以较好地减小工作面推进过程中煤体的应力集中程度、塑性区范围及侧向位移,减少煤柱宽度,最终确定了区段煤柱合理的宽度为16 m,工作面实现安全回采。     

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。     

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。     

三元福达煤业大采高区段煤柱优化分析

针对三元福达矿区段煤柱设计偏大、采区采出率较低的生产实际问题,综合采用现场实测、数值模拟、理论计算等方法,对三元福达矿大采高区段煤柱宽度进行优化分析。理论分析与现场实测表明:煤柱采空区侧形成的的塑性区宽度为6.31 m,工作面回采扰动形成的塑性区宽度为6~8 m,煤柱内弹性区宽度取4.31 m。据此结合煤层赋存条件,通过三维数值模拟软件对不同煤柱宽度下应力及位移分布特征进行了分析,确定区段煤柱合理宽度为19 m。     

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。     

不均布采空区下冲击危险工作面煤柱留设宽度研究

为研究上覆不均布采空区下,具有冲击危险工作面区段煤柱布置问题,以某矿I010203工作面为工程背景,通过现场监测、数值模拟、理论分析等方法对工作面区段煤柱冲击危险和合理宽度进行研究。数值模拟和现场监测结果表明,I010203工作面回采过程中,15m宽区段煤柱微震事件频繁、能量剧烈释放,增大了工作面冲击危险;并且15m宽煤柱在工作面回采后不能完全破坏,仍可承受较高应力并向下部煤层传递,增大了下伏煤层回采工作面的冲击危险。数值研究表明,当宽度为0~6m时,煤柱破碎程度较高,不利于隔绝采空区及巷道稳定;当宽度大于10m时,煤柱内出现弹性核区,应力增加迅速,冲击危险性增高;8m宽煤柱是既能隔绝采空区预防瓦斯,又能使应力最低降低冲击危险的临界煤柱宽度,更合理的区段煤柱宽度为8m左右。研究结果可为该矿井接续工作面和相似条件工作面回采的煤柱宽度留设提供理论依据。     

基于极限平衡理论的大倾角区段的煤柱合理尺寸研究

针对大倾角综放开采区段煤柱留设尺寸的确定难题,建立了相应区段煤柱力学模型,并用极限平衡理论分析及数值模拟结合的方法,研究了煤柱尺寸的理论公式、应力分布、模拟分析。研究表明:区段煤柱合理留设宽度是煤柱两侧塑性区宽度和中心弹性区煤体的临界尺寸之和;揭示了不同宽度区段煤柱受上、下区段工作面采动影响时,区段煤柱支承压力分布规律曲线;得出孟家窑煤矿大倾角煤层区段煤柱宽度为25 m时即可保持稳定。研究结果在该矿5102工作面的成功应用,可为大倾角煤层区段煤柱合理尺寸提供理技术参考。     

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.     

弱胶结软岩沿空掘巷区段煤柱宽度优化研究

沿空掘巷为无煤柱护巷技术的重要组成，合理的煤柱宽度对巷道围岩控制非常关键。以弱胶结软岩沿空巷道区段煤柱为研究对象，采用理论计算与现场实测相结合的研究方法，设计确定小煤柱沿空掘巷区段煤柱宽度范围，并经模拟对煤柱宽度优化，得到最优的煤柱宽度。弹塑性理论与现场实测综合分析表明，工作面回采后侧向支承压力峰值距煤壁13.83 m,即塑性区宽度约14 m;通过数值模拟优化，确定该条件下小煤柱的宽度为5～8 m;考虑到小煤柱锚固支护和巷道掘进片帮等因素，确定小煤柱宽度为5.78～8.50 m。确定合理的煤柱尺寸可对煤柱与回采巷道变形实现有效控制，在安全生产前提下，提高煤炭资源的回采率。     

常村煤矿区段煤柱尺寸数值模拟研究

针对常村煤矿区段煤柱尺寸优化问题,采用FLAC3D建立考虑上、下工作面采动影响的数值模型,对煤柱及回采巷道围岩进行分析。结果表明:现场煤柱宽度27m条件下,回采巷道在报废时煤柱两侧塑性破坏范围及应力峰值不对称,弹性核宽度减小至13m;考虑安全系数1.3,则煤柱宽度增加至35m较为合理;工作面距测站50m~60m时煤柱应力及塑性破坏范围开始快速增大,巷道变形量也开始快速增大,因此超前支护距离应大于60m。     

大倾角厚煤层综采面回采对邻近煤柱和掘进面的影响研究

为了研究大倾角煤层综采面回采对区段煤柱和下区段工作面回风巷掘进面的影响,采用数值模拟和现场监测的方法研究了区段煤柱的应力分布、回采面对掘进面的扰动情况。研究结果表明,大倾角煤层工作面应力集中区域与缓倾斜煤层明显不同,煤柱受到的工作面与煤柱侧叠加应力并非均匀分布,靠近上区段侧的应力集中明显高于下区段侧;当前南山煤矿B8煤层大倾角工作面20 m宽区段煤柱能够保持稳定,通过弹性核理论计算其合理区段煤柱宽度为18.4 m;回采工作面与相邻掘进工作面相距218 m时开始相互扰动,两面之间的最大扰动影响发生在回采面越过掘进面46 m时。     

上覆区段煤柱下回采巷道合理煤柱宽度研究

针对补连塔煤矿1^-2煤层遗留煤柱下22305工作面开采时造成相邻工作面煤柱巷道变形破坏等难题,根据煤层开采条件,采用理论分析、数值模拟、现场实践等手段对上覆遗留区段煤柱下回采巷道的合理煤柱宽度进行了研究。结果表明：遗留煤柱下底板应力环境特征的改变和下层煤层采动影响的共同作用造成相邻工作面煤柱巷道的变形破坏;对煤柱底板应力传递规律进行分析,得出回采巷道的布置与遗留煤柱的的最小水平距离为28.6m;数值模拟结果表明,遗留煤柱下存在应力增高区,煤柱两侧边缘处的应力高于原岩应力,表明遗留煤柱的影响范围远大于其煤柱宽度;下层煤开采后打破原遗留煤柱的应力影响区域,但对相邻回采巷道的冲击影响巨大,最后确定合理的煤柱宽度为30m时能最大限度节省煤炭资源和维护回采巷道的稳定。     

大采高工作面区段煤柱合理尺寸设计

为提高大采高综采工作面的回采率,减少煤炭资源的浪费,针对李村煤矿1302备采工作面区段煤柱留设尺寸问题进行了详细分析。本文采用理论分析的方式初步得出了区段煤柱的设计尺寸为44.51 m,并结合数值模拟对不同宽度的区段煤柱回采上区段、下区段过程中的围岩塑性破坏范围与垂直应力分布情况进行了对比分析,最终得到区段煤柱的模拟边界宽度为45 m。通过分析验证了1302工作面区段煤柱的实际设计尺寸合理有效。     

某矿遗留煤柱下工作面合理区段煤柱宽度研究

研究遗留条带煤柱下工作面合理区段煤柱宽度,对于增加回采巷道稳定性、减少资源浪费和实现工作面安全生产具有极为重要的意义。通过理论分析,研究了某矿条带煤柱的应力分布规律,确定了1310工作面区段煤柱宽度应小于7.07 m。通过数值模拟研究可知,当区段煤柱宽度为5 m时,区段煤柱及回采巷道承受的支承压力较小,区段煤柱虽发生塑性破坏,但还有承载能力。     

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。     

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。     

深井大采高工作面沿空掘巷窄煤柱宽度研究

为解决深井大采高工作面留设大煤柱导致回收率低的难题,运用理论计算、数值分析及现场工程实测的方法,研究了深井大采高工作面开采条件下不同煤柱宽度时煤柱两侧塑性区分布和采掘扰动对巷道变形的影响,得到窄煤柱的合理尺寸。结果表明:确定合理煤柱尺寸时应充分考虑煤柱自身稳定性和采掘影响下巷道围岩变形量;掘进期间沿空掘5~6 m宽煤柱时破碎严重,煤柱宽度至少7 m才能达到自身稳定要求,而回采期间煤柱宽度至少需8 m,此时巷道围岩变形量相对较小,综合确定煤柱宽度8 m为最优方案。现场监测表明:11030工作面进风平巷两帮最大变形量为1 210 mm,顶底板最大变形量为620 mm,能够满足安全生产要求。     

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。     

活鸡兔井极近距离煤层煤柱下双巷布置研究

针对大柳塔煤矿活鸡兔井极近距离煤层同采工作面回采巷道的合理布置问题,采用数值模拟及现场实测方法,就层间距小于2 m极近距离煤层煤柱下的双巷布置进行了研究。结果表明:当区段煤柱宽度为20 m时,煤柱下双巷布置适用的埋深应小于100 m;当区段煤柱宽度为35 m时,煤柱下双巷布置适用的埋深应小于150 m。据此,将活鸡兔井三盘区极近距离煤层双巷布置于35 m宽的区段煤柱下,实际使用后巷道历经3次采动影响的累积变形量仅为50 mm,巷道无需维护即能保持正常安全使用,为类似浅埋极近距离煤层的安全高效开采提供参考。     

区段小煤柱破坏规律及合理尺寸研究

为了防止煤柱冲击地压现象、改善工作环境并提高回采率,采用现场观测法,分析了沿空掘巷小煤柱以及工作面煤体内应力变化、超前支承压力的影响范围,以及小煤柱煤巷变形破坏规律,并通过数值模拟分析了4种不同宽度煤柱的塑性区变化范围．结果表明,煤柱的破坏情况受煤柱宽度影响较大．小煤柱外边缘,即临近上区段采空区部分受回采影响已基本呈塑性状态;内边缘即靠近本区段煤体部分,在距工作面4m左右开始进入塑性破坏状态;煤柱宽度在6～8m之间时中部存在一定范围弹性核．适合崔庄煤矿条件合理区段煤柱宽度应为6～8m．