羊东矿8263工作面沿空掘巷窄煤柱宽度优化研究

窄煤柱宽度是沿空掘巷顺利实施的关键因素。以羊东矿深部8263工作面沿空掘巷窄煤柱宽度合理留设为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,研究采空区边缘煤体应力分布,分析不同宽度煤柱的稳定性。结果表明:采空区边缘煤体应力具有分区特性,可分为卸载破裂区、极限塑性区、弹性应变区及原岩应力区,卸载破裂区和极限塑性区宽度分别为5.2和8.7m。通过对比分析不同宽度煤柱的应力分布、围岩破坏和巷道变形情况,确定留设5m宽的窄煤柱能够保证巷道稳定。现场矿压监测表明,留设5m宽的窄煤柱,沿空掘巷可有效保证巷道在服务期内的正常使用。     

非充分稳定覆岩下综放沿空掘巷窄煤柱变形机理

为了掌握非充分稳定覆岩下综放沿空掘巷窄煤柱变形机理,采用矿用钻孔窥视仪对非充分稳定覆岩下综放沿空掘巷窄煤柱进行了钻孔摄像观测,提出了"基本测量尺度-破碎等级逐级评判"钻孔裂隙统计方法,研究分析了裂隙分布规律。研究表明:1)非充分稳定覆岩条件下综放沿空掘巷窄煤柱裂隙多以径向裂隙及离层形式存在,异常破碎带主要出现在煤柱两端,煤柱中部多存在间隔分布的径向裂隙,微小裂隙几乎全部存在于煤柱中部。2)按照破碎程度的不同,窄煤柱可分为3个区域,即近巷破碎区A、中部稳定区B和沿空破碎区C。B区更靠近C区,整体区域分布表现出几何上的不对称性。3)控制该类煤柱变形的基本思路是控制基本顶断裂后关键块的回转和滑移,提出了"控回转、重锚固、强限制"内外联合控制方法。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度确定及巷道支护技术

沿空掘巷合理宽度的窄煤柱能改善沿空巷道应力环境,降低巷道维护难度,改善巷道维护状况,是沿空掘巷围岩稳定的重要组成部分.某矿105工作面轨道顺槽拟采用沿空掘巷技术,在103、105工作面地质条件的基础上,通过数值模拟分析103工作面侧向支承压力分布规律,沿空掘巷不同宽度窄煤柱的破坏情况和巷道表面围岩破坏规律,结合工程实践的技术要求,最终确定某矿105工作面沿空掘巷窄煤柱的宽度.实践表明,选取窄煤柱宽度5 m是合理的,可满足设计要求.     

沿空掘巷围岩控制的时效特征

针对掘巷滞后时间、沿空掘巷围岩经历掘巷和回采两次扰动的影响,采用理论分析、数值模拟和工程实践研究了沿空掘巷的开挖巷道和回采过程窄煤柱对围岩的控制作用.研究结果表明开挖巷道最佳时间和煤柱宽度的选择是沿空掘巷在掘进和回采期间控制围岩稳定的关键.沿空掘巷实体煤帮加固,延缓围岩小结构的失稳破坏;合理选择加固煤柱的支护结构对提高煤柱承载能力和维护其稳定至关重要.工程实践证明沿空巷道在掘巷和回采过程中围岩变形明显不同,两帮加强支护能有效地控制沿空掘巷的围岩稳定.     

综放复合顶板错层位外错式沿空掘巷异型窄煤柱宽度优化研究

针对复合顶板沿空掘巷窄煤柱留设宽度以及围岩稳定性难题,以试验矿井具体地质条件为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法,对综放沿空掘巷窄煤柱稳定性问题展开研究。分析了不同窄煤柱留设尺寸条件下传统综放工作面沿空掘巷“T”型煤柱围岩应力和塑性区分布特征,研究表明,传统综放工作面留设“T”型窄煤柱沿空掘巷两帮围岩塑性区呈非对称分布,顶板复合岩层破坏深度广,且窄煤柱帮处于不均衡承载状态,宽高比小,自身稳定性差,承载能力差。基于上述问题提出错层位外错式沿空掘巷技术,针对不同尺寸下异型煤柱进行数值模拟研究,结果表明,与常规“T”型窄煤柱相比,其具有优越的“堵漏风、阻变形、能承载”的护巷效果,为巷道围岩控制技术提供有利条件。     

综放沿空掘巷窄煤柱稳定性数值模拟研究

为改善沿空掘巷维护状况、提高煤柱回收率,通过数值模拟分析,研究了综放沿空掘巷窄煤柱的稳定性以及合理的煤柱宽度,为在同类条件下确定合理的沿空掘巷窄煤柱宽度提供了借鉴。     

再论负煤柱巷顶沿空掘巷合理位置及其围岩主动控制原理

负煤柱工作面采空区弧形底板下方的巷顶沿空掘巷长期惯用架棚被动支护，劳动强度大、成本高、成巷慢，限制了该技术的推广和升级。为此，在大量前人相关研究基础上，以开滦集团唐山矿负煤柱开采实践为背景，采用现场实测、理论分析和数值模拟，重新分析论述了负煤柱巷顶沿空掘巷合理位置及其围岩主动控制原理。结果表明：(1)负煤柱工作面来压强度表现出中部最大、上部次之、下部最小的非对称分布的倾向分区特征，采空区矸石呈现出下部充实、中部充满、上部悬空的非对称堆积形态，下部充实区显著缓解了支承压力影响，为弧形底板创造了良好的应力环境优势。(2)揭示了负煤柱工作面弧形底板下巷顶沿空掘巷内错距离不同时围岩破坏区与弧形底板破坏区的联通规律，巷顶煤体较薄时，巷顶易产生裂隙并不断与其上采空区底板裂隙沟通导致巷道顶板失稳。(3)最佳布巷位置位于上区段弧形底板正下方，既可保留足够顶煤用于锚杆索支护，又可避开上区段采空区左侧应力集中区及应力变化剧烈区。(4)给出了基于自稳隐形拱理论的巷顶沿空掘巷主动支护设计原理，推导了巷顶沿空掘巷的自稳隐形拱表达式，揭示了该自稳隐形拱的非对称特征，最大拱高位于巷道中轴线偏左0.1 m处。研究可为...     

沿空掘巷窄煤柱宽度确定

沿空掘巷是我国煤矿回采巷道布置和维护的一种技术。本文针对具体生产地质条件,运用极限平衡理论、数值分析和现场工业性试验相结合的方法,通过应力场分析,得出：煤宽为3~5m时,垂直应力分布近似呈钝角三角形;煤宽为5~8m时,垂直应力分布近似呈锐角三角形;煤宽为8~10 m时,垂直应力分布近似呈梯形。通过位移场分析,得出煤柱向巷道内位移普遍大于向采空区侧位移,且随着煤柱宽度增大向巷道内位移增大,向采空区侧位移相对影响较小。最后得出沿空掘巷窄煤柱宽度的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律和应力场分布、位移场分布、巷道围岩变形与煤柱宽度的关系及窄煤柱宽度的极限平衡理论计算5个方面综合考虑窄煤柱的宽度,最终确定窄煤柱宽度为5m。现场工业性试验表明,沿空掘巷巷道变形大、破坏严重的现状得以改善。     

倾斜厚煤层沿空掘巷煤柱力学特征的 尺寸效应分析

为研究倾斜煤层沿空掘巷窄煤柱垂直及水平应力变化规律受煤柱宽度的影响,以兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿(4-5)06工作面沿空掘巷为原型,采用理论分析、数值模拟及现场监测相结合的研究方法,开展倾斜煤层沿空掘巷窄煤柱力学特征及尺寸效应分析。结果表明,随着煤柱宽度增加,垂直应力与水平应力的峰值呈现逐渐增大的趋势;建立峰值应力随煤柱宽度变化的拟合方程;得到掘进过程中不同宽度煤柱的破坏形式,即煤柱宽度较小时巷道靠近煤柱侧肩角位置与煤柱顶端呈斜切破坏;并针对倾斜厚煤层沿空掘巷窄煤柱的斜切破坏特点,对窄煤柱侧巷道的肩角位置进行加强支护;最终综合分析确定窄煤柱的合理宽度为4m,由现场工程实践表明4m煤柱宽度满足巷道稳定性的要求,有效提升了新疆煤炭资源的利用率,对新疆经济发展及社会长治久安有十分重要的意义。     

切顶条件下窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性研究

针对坚硬顶板窄煤柱沿空掘巷围岩控制工程问题,研究了切顶条件下窄煤柱沿空掘巷顶板运动规律,分析了切顶高度对窄煤柱变形和巷道围岩稳定性的影响。研究表明：巷旁切顶可以有效减小窄煤柱沿空侧悬顶面积与顶板旋转下沉量,降低了上覆岩层及沿空侧顶板对窄煤柱的传递荷载,从而提高了沿空掘巷围岩稳定性;切顶高度与窄煤柱变形量呈负相关,切顶高度越大,工作面回采期间煤柱压缩量和侧向位移量越小。邱集矿采用窄煤柱沿空掘巷巷旁切顶卸压技术后,沿空掘巷围岩稳定性高,实现了坚硬顶板条件下窄煤柱沿空掘巷的安全高效运行。     

动压条件下综采厚煤层沿空掘巷支护优化

为解决动压条件下厚煤层沿空巷道难以维护的问题,以内蒙古某矿1902N回风巷为研究背景,在分析沿空巷道围岩破坏机理的基础上建立窄煤柱受力特征的力学模型,通过沿空掘巷上覆岩层结构分析和力学计算,得出影响巷道稳定性的主要因素是实体煤帮承载能力和窄煤柱的稳定性,同时两者之间又存在相互联系,并在此基础上对沿空掘巷的支护方式及支护参数进行了优化。     

赵庄煤矿无煤柱开采沿空掘巷技术研究

对赵庄煤矿3812工作面实现沿空掘巷的可行性进行了分析;通过理论计算和工程类比等方法,确定了合理护巷窄煤柱宽度为3 m;结合沿空巷道围岩条件,设计了适合该矿沿空掘巷的支护方式,并进行了无煤柱开采沿空掘巷的实际应用。结果表明,研究确定的窄煤柱宽度和支护方式合理,技术和经济效益显著。     

特厚煤层沿空掘巷煤柱尺寸留设及围岩控制技术研究

为了提高特厚煤层资源回收率并改善临空巷道应力环境,以铁北煤矿主采Ⅱ_2a特厚煤层为工程背景,利用巷道顶板断裂后形成"内外应力场"理论和煤柱极限平衡区理论,确定了临空巷道窄煤柱留设宽度范围为5.6~10.84 m。二次回采扰动影响下的宽煤柱侧向支承压力分布特征显示,煤柱0~7.5 m内煤体处于塑性状态,最终确定沿空掘巷窄煤柱合理留设尺寸为8.0 m。现场工程实践表明,掘巷后煤柱3.0 m范围以外裂隙基本不发育,煤体完整性较好;锚杆受力变化波动不大;掘巷32 d后巷道变形量逐渐趋于稳定,围岩变形控制效果良好。     

浅埋煤层沿空掘巷窄煤柱合理尺寸确定

浅埋煤层沿空掘巷窄煤柱宽度是影响煤柱稳定和沿空掘巷围岩稳定的重要因素,是沿空掘巷成功与否的关键.为确定南梁煤矿3-1煤沿空掘巷窄煤柱合理尺寸参数,结合理论分析和数值模拟计算,对不同窄煤柱尺寸留设下的上覆岩层应力变化规律进行了研究,并通过现场工程实践验证了理论分析和数值模拟的可靠性.结果表明,空掘巷应避免布置在3m范围内...     

综放沿空掘巷锚梁网支护

结合工程实例介绍综放沿空掘巷锚梁网支护。通过理论计算和数值模拟合理确定综放沿空掘巷窄煤柱的宽度 ,使巷道处于应力降低区而围岩相对完整 ,易于维护。树脂药卷加长锚固高强度螺纹钢锚杆支护系统对围岩提供较大支护阻力的同时 ,具有较大的延伸率 ,适应综放面沿空巷道大变形的特点。因此综放沿空掘巷采用高强锚杆支护可有效维护巷道稳定     

厚煤层窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性控制技术研究

针对厚煤层窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性控制问题,以成庄矿53151巷为背景,通过数值模拟分析不同煤柱宽度塑性区的分布,确定了合理的窄煤柱留设宽度为6 m,并提出了锚杆支护、注浆加固和辅助支护相结合的围岩协同控制技术.现场试验表明,留设6m窄煤柱沿空掘巷,巷道围岩变形可控,支护体受力稳定,巷道能够安全使用.     

倾斜特厚煤层区段煤柱尺寸及分区围岩控制研究

为确定倾斜特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱的合理尺寸,以孟家窑煤矿11503综放工作面沿空掘巷为工程背景,基于倾斜煤层基本顶破断之后的岩层结构,建立倾斜煤层工作面“大、小结构”力学模型,推导出适合小结构布置区域的低应力场范围表达式,并通过“尖点突变”理论分析区段煤柱发生失稳突变的充要条件。采用FLAC^3D模拟不同尺寸煤柱的受力及围岩变形规律。研究表明：受到煤层倾角和基本顶关键块回转挤压的影响,煤柱内部破坏形式主要为剪切破坏,破坏区域主要集中在其上部偏向采空区位置;随着煤柱宽度的增大,在沿空掘巷小范围内上覆岩层压力由实体煤承担逐渐转向由煤柱承担;结合应力场、位移场和塑性区变化情况,最终确定煤柱的合理尺寸为15 m。通过分析不同采掘阶段沿空巷道围岩应力分布和演化特征,提出适合不同阶段的围岩控制方案。结合现场工程实践表明,15 m煤柱宽度及围岩控制方案能够满足巷道稳定性要求。     

复合顶板窄煤柱沿空掘巷技术探讨

阐述了窄煤柱沿空掘巷实质;依据某矿双巷掘进的实际情况,采用岩层控制理论和数值模拟等方法,对某矿复合顶板巷道沿空掘巷技术进行探讨;对窄煤柱沿空掘巷的可行性和煤柱稳定性进行了研究;依据不同宽度的窄煤柱与巷道围岩变形量的关系,确定了合理的窄煤柱宽度。研究结果表明,窄煤柱沿空掘巷的关键是煤柱宽度的合理确定.随着煤柱宽度的加大,顶底板位移量减小,围岩整体变形量呈减小趋势,结合极限平衡理论计算,最终确定窄煤柱的合理宽度为6m。     

沿空掘巷窄煤柱稳定性影响因素及工程应用研究

统计了中国东西部6个煤矿典型案例,总结分析了影响窄煤柱变形破坏的关键因素。利用FLAC数值计算研究了不同煤层强度和厚度、煤层埋深、基本顶强度、掘进和采动以及支护强度等因素影响下窄煤柱变形破坏特征,确定了这些因素的影响效果;在基本顶能沿采空区边缘切断的前提下,坚硬的基本顶有利于窄煤柱的稳定;沿空掘巷窄煤柱的宽高比对围岩变形的影响最大,过小的宽高比容易造成煤柱本身整体失稳;锚杆对窄煤柱浅部围岩强度进行强化,提供一定的侧向约束力,控制煤柱表面向巷道内移动。最终提出不同影响因素下保障窄煤柱稳定的控制对策。     

厚煤层窄煤柱沿空掘巷中煤柱极限核区计算

本文基于厚煤层放顶煤开采中窄煤柱沿空掘巷煤柱所处的特殊环境,考虑煤体材料的应变软化特性,基于黏性材料的SMP(Spatially Mobilized Plane,简称SMP)破坏准则,并依据厚煤层窄煤柱沿空掘巷煤柱在开采过程中所受的支承压力的分布规律,推导出了基于SMP破坏准则的厚煤层开采时煤柱中部极限核区宽度计算公式,并将上述计算公式应用到潞安王庄矿厚煤层窄煤柱放顶煤开采中,实现了厚煤层放顶煤条件下区段窄煤柱沿空掘巷的成功开采,完善了厚煤层下区段窄煤柱稳定的理论,对我国厚煤层窄煤柱开采具有重要的指导意义.