条带开采煤柱塑性区宽度的数值模拟与计算

利用FLAC3D数值模拟分析不同开采条件下条带煤柱塑性区的宽度情况,并通过线性回归的方法,得出塑性区宽度与采深、采高二者的关系公式,该公式的比例系数为0.005 71,大于A.H.威尔逊公式的比例系数0.004 92,公式适用于采出率小于50%的情况;在考虑采出率的情况下,通过二元线性回归的方法总结出了煤柱塑性区宽度与采深、采高及采出率三者之间的关系公式,该公式计算结果与模拟结果更相近,可供进行条带开采煤柱设计时参考.     

旺格维利开采的等效条带开采宽度数值模拟研究

通过数值模拟方法分析了旺格维利开采后覆岩、煤柱应力状态和关键层沉降情况随着旺采回采支巷两侧采出率、采硐垂深的变化而变化的规律;根据旺采煤柱的塑性区范围圈定对应条带开采宽度范围,进一步通过关键层的沉降曲线,采用夹逼方法得到与旺采最为接近的等效条带开采宽度;对比分析旺采与等效条带开采的模型应力分布特征,结果表明旺格维利开采可以等效为条带开采,条带开采宽度主要受旺采的回采支巷宽度、回采支巷两侧采硐采出率和采硐垂深影响,最终确定了旺采的等效条带开采宽度的计算公式。     

区段煤柱弹塑性宽度计算及其应用

基于主应力影响的黏性材料SMP屈服准则,分别考虑采空区侧和巷道围岩2种不同受力环境,得出了2种条件下的煤柱宽度的计算公式,同时采用极限平衡理论推出平面应变下煤柱塑性区宽度的理论公式,并通过改变煤体的内摩擦角和内聚力,与以Mohr-Coulomb准则计算所得煤柱塑性区宽度比较表明,采用传统方法未能充分考虑煤体的极限强度,使得煤柱尺寸的设计较为保守,而基于黏性材料的SMP准则下的煤柱宽度计算能很好地符合实际,对于提高矿山开采效率具有显著意义。     

条带法开采中条带尺寸的研究

本文用连续介质力学的理论,探讨了条带法开采的合理条带尺寸。根据条带法开采的特点,从力学模型中导出了条带煤柱的垂直采动应力和塑性区宽度的表达式及煤柱宽度和开采宽度的理论计算公式。本文导出的煤柱采动应力及塑性区宽度的表达式,对煤矿中的其他煤柱计算也具有一定的实用价值。     

采动应力影响条件下护巷煤柱留设尺寸研究

为了优化煤柱尺寸及提高采出率,采用理论计算法和数值模拟法对腾晖煤矿合理煤柱宽度进行了研究。结合该矿2-204工作面的实际地质条件和开采条件,首先利用理论计算法得出护巷煤柱的合理留设尺寸,然后利用FLAC3D数值模拟软件分别模拟不同宽度的护巷煤柱,得出了相应的塑性区图和应力分布图。通过数值模拟与理论计算综合分析比较,确定当护巷煤柱宽度取27 m时,材料大巷稳定性相对较好,并且能够有效提高煤炭采出率,确保采动应力扰动下被保护的巷道不失稳,这对于矿井的安全生产和高产高效来讲至关重要。     

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。     

浅埋深厚煤层护巷煤柱合理尺寸研究

为减小护巷煤柱宽度,提高盘区采出率,在分析受采动影响的203工作面回采巷道矿压显现特征的基础上,针对浅埋深巷道矿压显现不明显的实际情况,通过理论计算,得出隆德矿2~#煤层合理的护巷煤柱宽度为8.3~12.2 m;采用FLAC3D数值模拟分析了护巷煤柱宽度为8 m、10 m、12 m、16 m时的巷道围岩变形和塑性区分布规律。分析结果表明,随着煤柱宽度的增加,巷道围岩变形量减小,煤柱更加稳定,但当煤柱宽度超过12 m时,加大煤柱宽度对维护巷道的稳定作用并不明显,最终确定护巷煤柱宽度为12 m。现场实践表明,煤柱留设宽度减至8 m后,仍可满足下一工作面安全开采要求。     

考虑煤岩体成拱效应时煤柱塑性区宽度确定

为了确定在考虑邻近采空区上覆煤岩体自重作用下煤柱最大塑性区宽度,采用理论推导、数值模拟以及现场监测三者相结合的方法,通过考虑采空区上覆煤岩体成拱效应,确定出煤柱受力,对煤柱进行弹塑性分析,得出煤柱最大塑性区宽度理论计算式;根据玉华煤矿工程条件,采用ANSYS模拟采深为500 m和600 m,采高为4、5、6、7 m的煤柱最大塑性区宽度,并对玉华煤矿2410工作面回风巷道护巷煤柱的最大塑性区进行监测。研究结果表明:在中等采高时,煤柱最大塑性区宽度的理论计算结果、数值模拟和现场监测结果一致。研究结果给出了中等采高时煤柱最大塑性区宽度的理论计算式,可为留设煤柱宽度设计提供依据。     

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。     

采动应力叠加影响下区段煤柱合理宽度研究

针对崔家寨矿5#煤层具体开采条件,根据三维应力状态下煤(岩)体的极限平衡理论,推导煤柱两侧不同采动影响极限平衡区宽度计算公式,得出合理煤柱宽度理论值。继而采用FLAC3D模拟软件分析不同宽度煤柱受力状况及其倾斜方向上的应力场特征。数值模拟与理论计算结果综合对比,确定了适合崔家寨矿5#煤层条件的合理煤柱尺寸为6～7 m。研究结果为复杂应力条件下煤柱宽度的合理留设、巷道围岩稳定性控制等提供了参考。     

条带式开采回收部分防水煤柱主要参数确定

合理回收防水煤柱内的煤炭资源,对于增加整个矿井的煤炭资源采出率和提高经济效益具有重要意义。介绍了平煤股份十三矿在己15,17-11011工作面采用条带式开采,实现对防水煤柱内的部分煤炭资源进行回收的技术,对条带式开采煤房和煤柱宽度参数的确定进行了研究。     

房柱式开采合理采留比数值模拟

为了促进矿山的安全生产管理,进一步提高房柱式采矿法在矿山的资源采出率,合理确定房柱式开采过程中的采留比例,采用UDEC数值模拟软件对不同采留比例条件下采场的矿山压力显现规律进行了模拟分析,结果表明采宽对于工作面稳定性的影响程度远大于矿柱宽度对工作面稳定性的影响程度,另外,通过对数值计算的塑性区图、垂直位移图、垂直应力图和主应力图的对比分析,最终确定在埋深128～351 m、倾角6°～10°矿层赋存条件下比较合理的采留比为4 m×4 m。     

村庄下压煤条带开采技术

以小屯矿村庄下压煤的实际条件为基础,根据条带式开采现有的相关理论,运用现场数据和经验公式预算的方法,确定采留宽度的安全范围,设计出不同煤柱采留宽度的开采方案;进而通过有限差分数值模拟分析,对各开采方案的煤柱稳定性进行数值计算,为最优方案的合理选取提供依据;并在此基础上,进行地表移动与变形的仿真预测,揭示条带开采的地表移动变形规律,指导小屯矿生产实践。     

铜川矿区区段煤柱宽度优化研究

针对铜川矿区区段煤柱宽度偏大、采区采出率偏低等生产实际,综合采用现场实测、理论计算、经验公式、数值模拟等方法进行了煤柱宽度的优化研究。理论分析与实测表明,在目前的工字钢梯形棚支护条件下,区段煤柱靠近巷道侧的塑性区宽度为4~5 m,靠近采空区一侧的塑性区宽度为5.2 m,煤柱内部弹性区宽度按2.5~4.6 m考虑为宜。据此结合该矿区当前的开采深度,通过离散元数值软件进行了不同煤柱留宽的效果检验,最终确定在工字钢架棚支护的条件下,区段煤柱的合理留宽为20 m。     

高应力软岩缓斜煤层沿空掘巷窄煤柱宽度研究

为研究在高应力软岩条件下窄煤柱留设问题,以曙光矿2~#煤层开采为工程背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,得出错层位外错式沿空掘巷窄煤柱的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律、护巷煤柱宽度的理论计算、煤柱垂直应力和煤柱塑性区分布4个方面综合考虑护巷煤柱的宽度。理论计算得出破裂区为3.35 m,塑性区为5.76 m,利用数值模拟得出煤柱合理留设宽度为3.37~5.13 m。通过对不同煤柱宽度下巷道围岩应力分布进行数值分析,结果表明:当煤柱宽度为4 m时,巷道围岩变形小。     

串草圪旦煤矿末采煤柱宽度合理留设

在工作面开采的情况下,末采煤柱宽度的合理留设是保持巷道稳定的关键因素,合理的煤柱留设不仅可以有效提高煤炭资源的回收率,还可以维护大巷的稳定性。本文以串草圪旦煤矿6102工作面为研究对象,运用数值模拟和理论分析相结合的方式,对末采煤柱的留设尺寸进行研究,通过对煤柱进行极限平衡计算,确定合理的煤柱尺寸上下限在15.00～32.54 m之间,并结合数值模拟对末采煤柱宽度为30.0 m、25.0 m、22.5 m、20.0 m和15.0 m等5种方案的巷道围岩应力及塑性区分布状态进行研究,确定了末采煤柱宽度为23 m。此时工作面的超前支承应力对联络巷的影响较小,且煤柱内存在10 m左右的弹性核区,可保证煤柱的稳定性和阻止采空区内的瓦斯涌入联络巷内。研究成果成功应用于工程实践,为类似条件下煤柱留设提供了有益借鉴。     

条带开采煤柱支承压力与塑性区分布规律研究

为了对条带开采煤柱支承压力与塑性区分布规律进行研究,采用理论分析、数值模拟及现场监测的方法,通过考虑采空区上覆煤岩体成拱效应,确定出煤柱支承压力分布情况.结合煤柱支承压力分布情况,根据玉华煤矿工程条件,采用ANSYS15.0软件模拟计算不同采空区宽度(100～260 m)、不同工作面埋深(400～600 m)的煤柱最大...