深部综放工作面区段平巷合理位置数值模拟研究

巷道维护和冲击矿压问题是矿井进入深部开采后所面临的重要问题。以实际的工作面生产地质条件为基础,模拟分析了区段平巷不同尺寸煤柱对护巷煤柱、实体煤垂直应力及巷道变形的影响,探讨了深部开采护巷煤柱选择问题,研究结果对深部综放工作面巷道布置及支护参数的确定具有很好的参考价值。     

寸草塔矿护巷煤柱宽度的研究与应用

针对寸草塔矿43115工作面的实际情况,运用FLAC3D数值计算软件对不同煤柱宽度下巷道围岩变形、受力情况进行了模拟研究,对寸草塔矿43115工作面护巷煤柱宽度留设提出了建议。根据现场实测不同煤柱宽度下支承压力分布规律,应用弹性核理论得出实际护巷煤柱宽度,最终得出护巷煤柱的合理宽度。     

影响护巷煤柱宽度的因素分析

护巷煤柱宽度对煤柱的稳定性和巷道维护起着极其重要的作用。以巷道的稳定性为衡量护巷煤柱宽度合理性的主要指标 ,是当前选择煤柱宽度比较实用的方法 ,根据岩体的极限平衡理论 ,推导出护巷煤柱保持稳定状态时的宽度计算公式 ,由此分析开采深度、采动影响、煤层开采厚度、围岩性质等对护巷煤柱宽度的影响     

浅埋深工作面回采巷道护巷煤柱合理宽度确定

为研究浅埋深工作面回采巷道护巷煤柱合理宽度,以潞安矿区某矿浅埋深1102工作面为研究背景,通过理论计算确定了该地质采矿条件下护巷煤柱合理宽度,并运用数值模拟软件验证了煤柱宽度的合理性,对比了不同护巷煤柱宽度下的煤柱及巷道的稳定性。结果表明:当护巷煤柱宽度确定为15 m时,护巷煤柱内部存在宽度为9.5 m的弹性核区,大于安全要求的5 m弹性核宽度,为相似采矿条件下护巷煤柱合理宽度的确定提供了一定的依据和方法。     

冲击矿井沿空掘巷合理护巷煤柱尺寸研究

为解决冲击矿井沿空巷道煤柱合理留设的问题,结合工程实践,基于煤柱宽度对巷道围岩稳定性的影响,采用FLAC数值模拟不同宽度护巷煤柱下围岩支承压力、塑性区的演化,分析煤柱应力场变化趋势。实践表明:深井小煤柱护巷技术能够保证沿空巷道的稳定性,确保安全生产。     

深部综放回采巷道窄煤柱护巷方式优化及工程应用

深井开采的复杂情况给回采巷道窄煤柱护巷增加了困难,巷道整体维护效果差。以某矿的典型试验为例,提出一种深井综放回采巷道窄煤柱护巷的优化方法,即通过优化回采巷道掘进顺序来减小受剧烈动压影响段巷道的长度,从而提高巷道整体支护效果。采用高强预应力防冲让压锚杆、预应力锚索及W钢带、金属网组合支护技术方案对窄煤柱护巷进行支护,达到了预期的效果。     

大采高工作面小煤柱留设及巷道支护技术研究

针对大采高综采工作面护巷煤柱留设造成煤炭资源损失的问题,以长平矿大采高综采工作面为研究对象,分析了护巷煤柱的应力分布规律,揭示了小煤柱护巷原理,设计了6 m小煤柱的配套巷道支护方案,并进行现场实测。实践表明:在工作面采动之前,矿井巷道顶底板的变形量基本小于10 mm,在工作面采动过程中,巷道顶底板的最大位移量为450 mm,监测数据表明,小煤柱护巷以及配套的巷道支护方案是可行的。     

燕山煤矿区段护巷煤柱的理论分析和数值分析

区段煤柱的稳定性决定着回采巷道的稳定性,对巷道维护状况有重要影响.煤柱过窄,煤柱会遭到破坏,导致承载能力减小威胁巷道稳定性;煤柱过宽,导致煤炭损失严重,影响矿井经济效益.通过数值计算软件模拟工作面开采与巷道掘进,分析煤柱应力及塑性区,并与由理论分析计算的护巷煤柱宽度相比较,可为确定煤柱宽度提供依据.     

近距离煤层上层煤柱下应力分布规律及巷道支护技术

以山西临汾某矿近距离煤层群下层巷道支护为工程背景,采用FLAC3D有限差分程序计算分析了上层护巷煤柱内应力分布规律及对底板煤岩层应力分布的影响规律和作用范围。研究表明,在上层护巷煤柱集中应力作用下,底板煤岩层中会产生应力重分布,并伴有部分区域煤岩体塑性破碎发生,应力集中系数与该点到煤柱的位置距离有关。最后将研究结果用于井下实践,通过井下巷道围岩变形情况监测,验证了结论的正确性。     

综放工作面护巷煤柱的留设研究与控制技术

针对综放工作面厚煤层,过大的护巷煤柱造成煤炭资源浪问题,以串草圪旦煤矿6 102工作面为工程背景。结合运用理论分析、数值模拟与现场试验等方法,分析了不同宽度的护巷煤柱的应力及弹塑性区的分布规律,研究表明：（1）掘巷期间,随着护巷煤柱宽度的增大,6 103采空区侧的应力分布基本无明显变化,而6 102辅运巷道侧的应力分布为降低趋势,护巷煤柱中部应力叠加现象为降低趋势。（2）当护巷煤柱宽度大于15 m时,护巷煤柱两侧的塑性区范围基本无明显变化,护巷煤柱内的弹性区宽度随着护巷煤柱宽度的增大而增大。（3）回采期间,留设的护巷煤柱宽度大于14 m时,回采工作面附近的护巷煤柱存在弹性区,综合考虑合理的护巷煤柱的宽度为14 m。（4）现场实践证明巷道围岩得到了很好的控制。     

留底煤掘进双巷布置大采高工作面巷间煤柱尺寸优化研究

确定巷间煤柱合理尺寸是保证留底煤掘进双巷布置大采高工作面安全、高产与高效的关键所在。以某矿122106大采高工作面沿底掘进胶运巷和辅运巷之间的护巷煤柱为工程背景,对工作面生产地质条件展开现场调研,同时原位测试巷道围岩地质力学参数。基于上述原始数据理论,估算出煤柱极限强度与合理的煤柱宽度范围,通过数值试验研究手段,分析初步选定宽度煤柱条件下,二次回采阶段巷道围岩及煤柱内部应力、位移和塑性破坏特征。结果表明:煤柱的极限强度为50.48 MPa,合理的煤柱宽度为19.24~29.28 m。煤柱宽度20 m时,煤柱内塑性区是2个独立的区域;当煤柱宽度达到一定程度后,接续面回采对上个工作面侧煤柱应力影响较小,主要是对本侧煤柱影响较大;靠近煤柱侧顶板和帮部变形较大,垂直位移最大值集中在巷道肩角位置,顶板出现不均匀下沉;煤柱核区内垂直应力均小于其极限强度,能保证稳定;煤柱最大垂直应力集中在两侧,靠近采空区的位置,煤柱中部存在较明显的应力下降区域。     

厚煤层巷道矿压显现规律研究

针对厚煤层开采时矿压对巷道的影响的问题,从理论和实践上阐述位于厚煤层内的区段集中巷、采区上（下）山及大巷整个服务期间采动影响过程中的矿压显现规律和围岩变形,以及厚煤层巷道的维护技术。利用FLAC^3D数值模拟软件,分别分析了采动条件下厚煤层区段集中平巷顶板压力规律以及采动条件下厚煤层区段集中平巷顶板位移规律。提出要掌握巷道的围岩性质及其对巷道维护的影响,合理确定护巷煤柱宽度,在邻近煤层开采中,采用上部煤层在厚煤层上方跨采,或者厚煤层巷道开掘之前上部煤层预先开采等卸压措施。从而避免了厚煤层开采过程中矿压对巷道的影响,保证了煤矿的安全高效回采。     

近距离残留煤柱下破碎围岩巷道修复技术

针对近距离煤层开采过程中,残留煤柱下部巷道在煤柱集中应力作用下围岩破碎程度高、修复难度大的问题,以山西某矿为工程背景,采用数值模拟的方法分析煤柱底板应力分布规律,结合巷道实际变形特征总结了下位巷道围岩变形破坏原因。认为:残留煤柱底板集中载荷的非均匀性分布,及其引起的支护体承载结构破坏是近距离煤柱底板巷道围岩发生大变形的本质。由此,提出了基于破碎围岩注浆和高强度锚杆支护的巷道修复技术,工程实践表明该技术在有效提高围岩整体性和可锚性的同时,使浅部锚固区与深部围岩相连形成整体承载结构,有效地控制了巷道围岩变形,保障了矿井安全生产。     

沿空掘巷小煤柱合理宽度的数值模拟研究

针对某煤矿沿采空区边缘布置开拓巷道、护巷煤柱宽度的选择问题，依据矿井生产地质条件及现场实际，采用理论分析对煤柱的宽度范围进行确定，并利用FLAC^3D数值软件对7种宽度范围内的煤柱进行模拟，分别从沿空掘进期间煤柱的垂直应力分布、水平位移分布、表面位移对煤柱的稳定性进行对比分析，确定了合理的沿空掘巷煤柱尺寸。研究结果表明，理论公式计算得出煤柱的最大宽度为15.03 m；煤柱宽度为4～5 m时，煤柱内垂直应力峰值最小，煤柱向巷道移近量较小，且较稳定。     

特厚煤层综放面小煤柱沿空掘巷安全保障体系研究

小煤柱沿空掘巷对于巷道矿压治理,工作面安全高效开采有着重要意义。以同忻矿5305小煤柱巷为工程背景,为了确保巷道的顺利掘进,辨识了巷道掘进期间安全风险源,从矿压监测、遗留硐室填充、水、火、瓦斯防治等方面提出了相应要求,建立了特厚煤层综放面小煤柱沿空掘巷安全保障体系。现场实践表明,在该体系的保障下,5305小煤柱巷实现了安全高效掘进,并未发现安全隐患。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度设计研究

为了研究沿空掘巷窄煤柱合理宽度留设问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论计算了窄煤柱的宽度,推导出了窄煤柱留设的合理宽度的计算公式;然后数值模拟了不同宽度的窄煤柱下围岩应力分布规律、窄煤柱水平位移场以及巷道围岩变形量规律,最终确定某煤矿的沿空留巷的窄煤柱留设宽度为5 m。研究为综放开采区段煤柱宽度的确定提供了指导。     

不同煤柱宽度下巷道围岩变形规律分析

为了解决合理煤柱宽度设置的问题,避免煤炭资源的浪费和确保矿井的安全开采,理论分析了软岩巷道破坏特征和高应力软岩巷道破坏特征;数值模拟分析了不同宽度煤柱下垂直应力分布、巷道围岩塑性区分布特征、巷道围岩变形量分析。研究为合理煤柱宽度的留设提供了科学依据。     

沿空掘巷技术在嵩山煤矿三软煤层中的应用

煤矿软岩问题一直是困扰煤矿生产和建设的重大难题之一,尤其是三软煤层地质条件下煤炭开采,巷道围岩矿压大,巷道变形快,底鼓严重。巷道围岩的突出特征是围岩由非均质层状岩体组成,围岩变形不协调而容易离层和失稳,表现为巷道变形破坏明显。河南省偃龙地区三软煤层地质条件下,综采工作面回风巷、运输巷煤巷变形的有效控制,一直是个技术难题。论述了目前传统的三软煤层地质条件下留设大煤柱掘进的煤巷,维护的现状及存在的问题。 以嵩山煤矿二二采区2203综采工作面回风巷4号段为例,结合现场实际情况,将沿空掘巷技术应用到该段煤巷掘进中,着重分析了沿空掘巷技术在三“软”煤层条件下煤巷掘进中的适用性。实践表明,在三软煤层地质条件下,沿空掘巷技术适用性强,相较于留设大煤柱掘进的煤巷,沿空掘进的煤巷巷道变形慢,得到了有效的控制,大大减少了返修量,具有很大的经济效益和社会效益。     

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。     

无煤柱沿空掘巷技术在永夏矿区的应用

针对永夏矿区城郊煤矿十四辅助采区轨道巷完全沿空掘进围岩控制问题,分析了无煤柱沿空掘巷在资源采出率、围岩应力环境、施工效率等方面的优越性。通过建立完全沿空掘巷围岩力学模型,较为详细的分析了中厚煤层无煤柱沿空掘巷围岩应力分布规律、上覆岩层的赋存状态,总结了完全沿空掘巷围岩的变形特征,并提出无煤柱完全沿空掘巷围岩控制需要解决的关键问题。有针对性地制定了围岩控制方案,顶板采用“锚网梯+锚索补强”、沿空侧帮部通过“留设薄煤皮+打设29U型钢棚柱”、实体煤侧帮部采用“锚网帯+锚索补强”的联合支护技术方案。现场施工后设置矿压观测站,对无煤柱沿空掘巷围岩控制技术实施效果进行了跟踪监测。观测结果显示,巷道施工后顶板离层量及顶帮变形量较留设煤柱施工大幅减少,验证了技术方案的有效性。