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。     

采空区侧向支承压力影响巷道围岩稳定性分析

以某矿采空区侧向支承压力影响强烈变形巷道为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,分析不同煤柱宽度对巷道围岩应力、塑性区和变形特征的影响规律。研究表明:回采巷道与邻近采空区保护煤柱宽度成为采空区侧向支承压力影响巷道变形破坏的主要因素。     

易破碎动压沿空巷道围岩与煤柱稳定控制技术

为解决易破碎回采巷道围岩和煤柱在工作面采动影响下产生的严重变形破坏问题,采用地质雷达探测回采巷道松动圈范围并分析其破坏原因,利用数值模拟手段研究了不同煤柱宽度下采空区和巷道双重影响下侧向支撑压力的分布状态,并研究了对穿锚索对轴向围岩应力分布状态的影响和对侧向围岩的影响范围,分析了对穿锚索的加固机理,提出了优化煤柱+高强锚杆支护+对穿锚索控制的方案,工程应用现场监测结果显示:顶底板总收敛量为741mm,两帮收敛量为610mm,锚索受力较为稳定,保证了巷道围岩和煤柱的稳定性,能够较好地满足巷道的使用要求。     

大煤柱内沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定

大煤柱内沿空掘巷是基于工作面双U型巷道布置方式提出的一种新技术,本文针对其具体生产地质条件,运用极限平衡理论、数值分析和现场实践相结合的方法,得出大煤柱内沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律和煤柱应力分布、巷道围岩应力分布、巷道围岩塑性区分布、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6个方面综合考虑窄煤柱的宽度,最终确定窄煤柱宽度为5 m,并深度分析了本区段工作面回采对窄煤柱和宽煤柱围岩应力分布规律的影响。     

高应力厚煤层不同宽度护巷煤柱数值模拟研究

为研究高应力厚煤层巷道掘进过程中护巷煤柱宽度留设的问题,根据掘进工作面工程地质概况,采用FLAC~(3D)数值计算方法对不同煤柱宽度进行模拟,研究不同宽度煤柱下的垂直应力、水平应力及塑性区分布规律。研究结果表明:煤柱宽度的留设对巷道围岩应力影响较大,留设5m煤柱,峰值应力达到43.3MPa,煤柱宽度为25m时,峰值应力为27.5MPa;巷道开挖过程中,受到压应力远大于拉应力,拉应力随煤柱宽度增加"先增后减",当煤柱宽度为15m时,压应力最大,为20.7MPa,当煤柱宽度为20m时,压应力最小,为17.7MPa;煤柱宽度小于10m,煤柱整体呈塑性状态,煤柱宽度大于10 m,弹性核区宽度随煤柱宽度增大而增大。综合考虑,留设护巷煤柱最佳宽度为20m。     

厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究

厚煤层放顶煤开采实践中,区段煤柱留设宽度与巷道围岩的稳定性相关性极大,区段煤柱留设较小时巷道围岩稳定性较差,受回采影响易发生巷帮外挤、顶板冒落等事故,而煤柱宽度留设过大则造成资源极大浪费。以高河煤矿西一盘区为工程背景,理论分析了巷道围岩变形大的原因,采用数值模拟的方法研究了采空区侧向的应力分布特征、位移变形规律、破坏特征。现场监测数据表明,工作面超前90 m范围外围岩变形缓慢,巷道顶底板及两帮最大变形量均小于50 mm,超前工作面90 m的影响范围内,巷道受到超前集中应力影响而变形剧烈;巷道顶、底板移近量最大为848 mm,两帮移近量最大为583 mm,区段煤柱优化后,巷道变形较优化前有了显著的降低,巷道顶、底板移近量降低了43.76%,两帮移近量降低了35.93%,综合考虑资源回收、巷道稳定性、次生灾害控制等因素,确定厚煤层综放工作面区段煤柱宽度为32 m。     

综放工作面沿空掘巷区段煤柱合理尺寸探索

以金达矿4203综放工作面回风顺槽护巷煤柱为研究对象,对合理的煤柱尺寸进行了探索研究.首先在分析实际开采地质条件的基础上,通过极限平衡理论分析得出采空区侧向塑性屈服区宽度为2.42 m,进而得出区段煤柱最小尺寸为4.82 m;其次通过数值模拟研究了不同尺寸区段煤柱应力分布规律和巷道围岩变形规律,综合确定区段煤柱尺寸为8 m.实践表明煤柱尺寸设计合理,沿空巷道围岩变形相对较小,可以满足安全生产要求.     

预掘双回撤通道稳定性机理及控制技术研究

为解决预掘双回撤通道贯通时回撤通道围岩稳定性问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,研究分析了回撤通道贯通时围岩破坏机理、通道间合理煤柱尺寸、工作面贯通不同位置时围岩塑性区分布与应力分布规律。结果表明：主、辅回撤通道间煤柱理论宽度为20 m,此时煤柱内部应力分布呈现双峰状,辅助回撤通道围岩应力较小;20 m煤柱条件下,工作面进入末采期,主回撤通道围岩逐渐破坏,辅助回撤通道围岩塑性区范围较小,因此确定主、辅回撤通道间煤柱宽度为20 m。工作面末采期主回撤通道采用垛式支架加强支护,现场实测主回撤通道帮部最大变形量180 mm,巷道完整性较好。     

基于应力场分布规律下迎采动压巷道煤柱宽度合理优化研究

文章以某矿9110回风巷的地质资料为背景,运用理论分析、数值模拟、现场监测等手段,对不同煤柱尺寸下,巷道围岩的受力状况及变形特征进行了系统研究,得出结论如下：侧向支承压力带内,应力降低区的范围为距采空区边缘1～7 m;随着煤柱宽度的增加,煤柱体内峰值应力逐渐增大;当将煤柱宽度优化为5 m后,煤柱帮侧的累计位移量为67 mm,实体煤柱侧的累计移近量为91 mm,巷道变形整体可控。     

基于地应力反演的构造应力区沿空巷道窄煤柱宽度优化研究

基于地应力测量和三维建模技术,对黄岩汇15111工作面褶曲构造应力场进行了反演,研究了构造应力区采空区边缘不同位置处煤层顶板垂直应力的分布特征,不同位置处护巷煤柱上垂直应力、巷道顶板水平应力、以及巷道围岩变形量随煤柱宽度增加而变化的规律,并据此探索了一种确定构造应力区沿空巷道合理窄煤柱宽度方法,确定该构造应力区窄煤柱宽度为6.5 m。研究发现:构造应力区采空区边缘应力集中系数减少量在背斜左翼、向斜右翼中部最为明显;处于背斜左翼、向斜右翼中心对称位置煤柱上垂直应力、巷道顶板水平应力曲线呈“分别相似”特征,且该特征随着煤柱宽度增加而变得明显;构造应力区窄煤柱上垂直应力峰值偏向巷道侧,且垂直应力场随着煤柱宽度增加出现明显的内、外应力场;构造应力对沿空巷道顶板水平应力的分布也有影响,煤柱宽度为4.0~8.0 m时,巷道顶板水平应力自褶曲背向斜交界处向背、向斜轴部呈递减趋势,煤柱宽度为9.0~16.0 m时,呈递增趋势;褶曲对巷道围岩变形量的影响在煤柱宽度较窄时较为明显,在煤柱宽度4.0~10.0 m时,褶曲背、向斜中心对称位置巷道围岩变形量呈“分别相似”特征,煤柱宽度大于10.0 m后褶曲背、向斜中心对称位置巷道围岩变形量变化特征趋于一致。     

特厚煤层综放面沿空掘巷小煤柱合理宽度留设研究

以同忻矿5305巷为研究对象,通过理论分析、数值模拟分析了特厚煤层综放面沿空掘巷小煤柱的合理留设宽度。研究结果表明:同忻矿8307采空区稳定后侧向支承应力降低区为0～12 m;随着煤柱宽度的增加,煤柱内部应力集中程度也在逐渐增加,当煤柱宽度小于7 m时,煤柱内部应力低于原岩应力,巷道处于应力降低区内;随着煤柱宽度的增加,煤柱内部弹性区宽度也在逐渐增加,当煤柱宽度小于等于6 m时,煤柱内部全部塑性破坏,当煤柱宽度大于等于7 m时,煤柱内部开始出现弹性区。通过理论分析及现场实测,最终确定留设6 m小煤柱可完全保证同忻矿安全生产。     

逆断层下盘侧巷道掘进稳定性研究

为了研究逆断层下盘侧不同断层煤柱尺寸对掘进巷道的影响,采用UDEC数值模拟软件,建立了逆断层下盘巷道掘进的数值模型,研究了5 m、10 m、20 m、30 m、40 m断层煤柱下巷道掘进时的应力分布、塑性破坏区范围和巷道围岩的变形量。结果表明,当断层煤柱尺寸小于20 m时,巷道附近应力受断层影响显著,巷道远断层侧应力集中明显;巷道底板受断层煤柱尺寸影响较小;当断层煤柱尺寸大于30 m时,随着断层煤柱尺寸的增加,巷道塑性区及围岩移近量变化趋于稳定,受断层影响较弱。     

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。     

特厚煤层综放工作面沿空掘巷小煤柱留设与支护研究

为研究特厚煤层综放工作面沿空掘巷留设小煤柱的合理宽度,以塔山煤矿8117工作面回风巷为研究对象,采用理论计算、数值模拟和现场实测相结合的研究方法进行研究。研究表明：相邻工作面采空区稳定后煤体侧向支承应力降低区范围为0～13.7 m,煤柱宽度在8 m以下可确保8117工作面回风巷处于应力降低区,有利于巷道围岩的稳定;煤柱宽度大于8 m时,煤柱内弹性区随煤柱宽度的增加而增大,煤柱中部垂直应力开始超过原岩应力;最终确定采用8 m小煤柱。现场观测表明,留设8 m煤柱时,8117回风巷在掘进和回采阶段巷道两帮移近量和顶底板下沉量较小,煤柱可以有效支撑顶板、控制围岩变形。     

不同护巷煤柱宽度采空侧巷道支承应力分布规律

护巷煤柱宽度的不同,将引起采空侧巷道围岩侧向支承应力分布重新分布,对于回采巷道稳定性有着极大的影响。以常村矿3~#煤S6-1工作面的地质条件及工程为背景,采用UDEC数值模拟并且结合现场实际进行研究,揭示了不同护巷煤柱宽度对采空侧巷道围岩侧向支承应力分布的影响。研究表明,随着煤柱宽度的增加,支承应力峰值为先增大后减小最后趋于稳定。煤柱宽度小于20 m时,垂直应力呈三角形分布,煤柱宽度大于20 m时,垂直应力分布由三角形向梯形过渡;巷道围岩破坏情况随煤柱宽度的变化而变化。     

双巷布置系统的煤柱承载演化规律及巷道稳定控制

为了确定双巷布置系统合理的煤柱宽度和巷道稳定控制技术,采用理论分析和数值模拟的方法研究了双巷布置系统煤柱承载演化规律。结果表明,双巷掘进期间,煤柱的承载能力随着煤柱宽度的增加逐渐加强;一次采动期间,侧向支承应力增高区范围在采空区边缘10 m范围内,当煤柱宽度大于6 m时煤柱内应力远大于实体煤内应力;二次采动期间,煤柱宽度为6 m时煤柱处于塑性状态且具有较高的残余强度,能够保证二次回采期间的稳定。现场应用表明,高预应力锚杆、高刚度对拉锚索支护参数能够保证6 m煤柱在全动压过程中的承载能力,巷道及煤柱的破坏程度在合理范围内,研究有利于类似地质条件的双巷布置系统的推广与应用。     

基于煤柱应力实测的沿空掘巷煤柱宽度留设与围岩控制技术

针对复合顶板沿空巷道煤柱合理尺寸难以确定及支护困难等问题,以泊江海子矿3-1煤层一面三巷布置的工作面为工程背景,采用理论分析和现场实测的方法,研究工作面回采后煤柱应力的分布规律。现场实测结果表明,工作面回采后煤柱应力沿侧向可分为低应力区和高应力区,低应力区距采空区边缘距离为14.5m,高应力区距采空区边缘距离为14.5～20m,最大应力峰值为29MPa,考虑到煤层裂隙发育、煤壁片帮等因素,综合确定沿空掘巷煤柱宽度为9m。同时结合具体地质条件进行沿空掘巷支护方案设计及矿压观测,巷道支护实践表明,试验巷道采用所确定的煤柱宽度及锚索网支护参数后,巷道围岩稳定,实现了工作面安全高效开采。     

孤岛工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度确定

为了分析孤岛工作面窄煤柱合理宽度,结合某矿2102孤岛工作面工程实例,引入尖点突变模型,理论分析了煤柱合理宽度范围。建立FLAC^3D数值模型,模拟不同煤柱宽度时垂直应力分布状态及巷道围岩塑性区分布。理论计算结果表明：根据尖点突变模型,煤柱极限宽度需大于7.5 m。数值模拟结果表明：当煤柱宽度为6～8 m时,巷道处于低应力环境;当煤柱宽度大于8 m时,在煤柱内部开始出现集中应力,并且随着煤柱宽度增加,集中应力程度越明显。根据理论分析及数值模拟结果,最终确定2102孤岛面沿空掘巷窄煤柱宽度为8 m。现场布置矿压测站监测巷道表面位移及顶板离层量,巷道表面无明显变形,底鼓量最大280 mm,两帮位移量在130 mm以内,顶板下沉量在50 mm以内。顶板离层量较小,浅部离层量在5 mm以内,深部离层量在3 mm以内,能够保证工作面安全回采。     

红庙矿护巷煤柱合理留设宽度及支护结构研究与应用

针对赤峰市元宝山红庙矿2621运输顺槽保护煤柱留设问题,通过室内试验测定了煤、岩体的力学参数,采用极限平衡理论与数值模拟相结合手段,分析了围岩的位移和塑性区变化,最终确定了煤柱的合理宽度及巷道支护方案。研究结果表明：煤柱宽度越大,巷道与采空区塑性区范围、位移量越小,巷道越稳定,并最终确定煤柱留设宽度为25 m;2621运输顺槽巷道采用强力约束小煤柱的方法进行加固,即锚索+大钢板+注浆+喷射混凝土的联合加固方法,使得顶底板移近量减少50.3％,左右帮收敛量减少81.0％,说明设计方案可有效控制巷道变形。     

东周窑煤矿8103工作面护巷煤柱宽度分析及支护技术应用

为保障8103工作面5103巷掘进期间围岩的稳定,采用理论分析的方式进行护巷煤柱宽度的分析.基于煤柱塑性区计算模型推导得出侧向支承压力应力降低区范围为5.2～7.8 m,结合5103巷的具体情况确定护巷煤柱宽度为6m.根据工作面赋存情况,设计巷道采用锚网索支护方案,顶板及两帮均采用锚杆+锚索支护.在巷道掘进期间进行矿压...