矿山地下开采对地表铁路安全影响分析

以某铁矿为研究对象,运用类比法和数值模拟的方法,针对矿区地下开采对地表铁路的安全运营影响进行了分析。确定了矿山上下盘及端部岩石移动角,获得了矿山各中段的开采边界。三维数值模拟计算结果表明,矿体开采后引起的地表变形值小于保护等级为I级的建筑物允许变形值,满足要求。     

青龙寺煤矿铁路保护煤柱宽度计算分析

为了研究不同保护煤柱宽度对铁路变形的影响,以青龙寺5-20112工作面及其园区铁路为背景,采用FLAC^3D建立煤层工作面开采数值模拟模型。分析工作面开采过程中铁路在保护煤柱宽度分别为40 m、60 m、80 m和100 m的水平位移和竖向位移变化规律。结果表明,随着5-20112工作面与铁路之间保护煤柱宽度的减小,轨道最大竖向位移、水平位移、差异沉降、水平位移差值将逐渐增大且增大速率越来越快;当5-20112工作面与铁路之间的煤柱宽度在87 m以时,铁路变形才能满足列车的正常行车要求。     

采动影响下煤柱巷道布置优化研究

为进一步研究厚煤层上区段工作面回采后巷道的布置层位和护巷煤柱的宽度,以山西省某矿6208运输巷为工程背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法。在采动影响下,理论计算煤柱宽度的值为7 m并分析煤柱应力分布的特点。利用UDEC数值软件模拟分析不同煤柱宽度下,巷道分别沿煤层顶板、底板掘进布置时其顶底板、实体煤帮、煤柱帮以及巷道一侧煤柱内部的变形和应力分布规律;得出巷道层位不同,最优的煤柱宽度也不同。相比宽煤柱下,窄煤柱对煤柱巷道具有相当的稳定效果,更有利于煤炭资源的节约和回收。在可允许变形条件下,最终确定试验巷道沿煤层底板掘进,其护巷煤柱宽度为7 m,围岩控制效果良好。     

近距离煤层遗留煤柱影响下巷道合理布置方法

针对东山煤电某煤矿近距离煤层开采存在的巷道扰动破坏问题,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,分析了下煤层回采巷道合理的布置方法。结果表明：作用在煤柱上的支承压力表现为“凸”形发展特征,由于2503工作面巷道处于上煤层煤柱应力集中作用区,巷道的稳定性必然受影响。随着下煤层巷道距遗留煤柱中心线水平距离增大,巷道表面变形显著降低,巷道所受应力也随之减小,巷道稳定性更好。研究成果可为类似条件矿山提供指导与借鉴。     

基于多种方法的保护煤柱留设研究

文中通过软件设计和人工划分交叉验证的方式对某煤矿某建筑物保护煤柱进行了设计,并通过开采沉陷预计和数值模拟手段对设计保护煤柱的安全可靠性进行验证和优化设计,最终形成保护煤柱留设方案,以适应该矿矿井的现代化进程的高速推进,确保工业广场及重要建(构)筑物的安全,满足矿区安全生产的需要。     

高层建筑下留设安全保护煤柱方法探讨

根据"三下开采规程"的规定,以某煤矿留设高层建筑保护煤柱为例,采用垂直剖面法留设了71和72煤层的安全保护煤柱,并对其他留设煤柱方法进行了分析;利用垂直剖面法留设安全保护煤柱,达到了既能最大程度地采出煤炭资源又能确保建筑物安全的目的。     

房柱式采空区对下煤层巷道稳定性的影响分析

针对唐公沟煤矿的采矿地质条件,为确定4-2上煤层煤巷掘进引起3-2煤层房柱式采空区煤柱失稳拍击底板是否会导致4-2上煤巷失稳,利用Abaqus进行数值模拟,得出顶板大面积垮落拍击底板的冲击载荷不会对煤巷造成巨大冲击影响,不会击穿巷道,为工程实践提供了重要的指导意见。     

改进垂线法在高速公路下保护煤柱留设中的研究与应用

以三元煤业1312工作面上覆高速公路为背景,通过对岩层移动角计算,利用改进后的垂线法确定高速公路下合理的保护煤柱尺寸,并通过FLAC3D模拟相应表土层厚度下地表的移动以及上覆岩层的应力情况,以确定高速公路下合理保护煤柱的尺寸。理论计算与数值模拟得出的结果较为接近,通过比较保护煤柱的最终尺寸为245mm。     

地下开采引起的地面沉降对铁路安全的影响性分析

采用常规的圈定地下开采岩石移动界线和FLAC数值模拟两种方法,分析了小王庄铁矿地下开采对大秦铁路的影响,得出了小王庄铁矿地下开采引起的地面沉降对大秦铁路的影响甚微的结论,为小王庄铁矿后续生产提供了有力的科学依据。     

近距离煤层开采合理巷道布置方法研究

为了研究近距离煤层开采合理巷道布置方法,以平沟煤矿为工程背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对遗留煤柱稳定性及其煤柱下应力分布特征进行了研究,进而确定了合理巷道布置位置。研究结果表明:20 m煤柱宽度所受均布载荷为4 MPa,小于煤柱的强度10.8 MPa,上部9号煤层工作面回采过后遗留的煤柱依然稳定;煤柱下垂直应力大小受上层煤遗留煤柱影响较大,巷道错开距离由15 m增加至19 m时,巷道位移平均降低量达59.4%,巷道错开距离由19 m增加至21 m时,巷道位移平均降低量达17.8%.确定巷道合理错开距离为19 m。     

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。     

深埋煤层孤岛工作面煤柱对冲击危险性的影响分析

以某矿4^-2205孤岛工作面为研究对象,结合工作面采掘实际情况,采用理论分析、数值模拟等方法,分析该工作面冲击危险性的影响因素及煤柱失稳机理,研究孤岛工作面回采过程中的煤柱应力变化及其对冲击危险性的影响。研究表明,4^-2205孤岛工作面回采过程中区段煤柱宽度逐渐减小,煤柱应力集中程度逐渐增加,破坏程度升高,煤柱逐渐由稳定状态向塑性不稳定状态变化,冲击危险性亦升高;4^-2205工作面回采至相邻采空区切眼前后位置以及顶板初次来压、周期来压及工作面“见方”时,覆岩运移破坏严重。     

灰岩顶板巷道小煤柱尺寸确定及支护技术研究

辛置煤矿东四左翼采区开采10号煤层,基本顶为K2灰岩,为提高资源回收率,工作面间留设小煤柱。在地质力学参数测试和分析的基础上,理论分析和数值模拟确定了工作面合理小煤柱尺寸,设计了高预紧力锚杆锚索巷道支护方案,进行了现场试验。试验结果表明,6 m小煤柱设计宽度合理,巷道围岩应力较低;掘进期间锚杆锚索预紧力高主动支护效果好,锚杆锚索受力稳定,回采期间巷道两帮变形量可控,能满足工作面安全、高效开采的需求。     

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。     

公路隧道石门揭煤安全岩柱的数值模拟研究

为探究瓦斯隧道不同地质条件下对安全岩柱的影响,以重遵高速松坎隧道为工程背景,基于隧道揭煤应力演化等相关理论,建立了瓦斯隧道三维模型和数学模型,利用FLAC软件对2种开挖断面和3种煤层倾角的隧道进行了模拟计算,对比分析了隧道开挖过程中的煤岩应力变化规律,获得了开挖断面面积和煤层倾角对安全岩柱的影响。研究表明:同一煤层倾角,开挖断面越大,所需安全岩柱越厚,反之越薄;开挖断面面积相同时,煤层倾角越大,所需安全岩柱越厚。     

近距离煤层群窄煤柱下应力分布及巷道布置

针对近距离煤层群窄煤柱下的应力分布及巷道布置问题,采用理论分析、数值模拟及现场实测等方法对窄煤柱下部煤岩层的应力分布特征进行分析。研究表明:受相邻工作面顺序回采的影响,煤柱上覆岩层向后回采工作面侧回转,导致支承应力峰值向后回采工作面一侧偏移,煤柱支承应力呈不对称分布;受支承应力影响,煤柱下部煤岩层应力分布表现出与支承应力对应的不对称性,不对称程度随煤柱宽度的减小而升高。结合实际工程案例,根据下部煤层底板垂直应力及主应力差分布,同时考虑到应力不对称分布的影响,最终确定了下部煤层回采巷道位置。     

高强度采动下巷道围岩与支护构件破坏机理研究

针对高强度采动下巷道围岩与支护构件破坏问题,现场调查了高强度采动下巷道围岩与支护构件的破坏特征,采用理论与数值模拟方法计算了高强度采动下巷道围岩塑性区与位移,并依此分析了巷道围岩与支护构件的破坏机理。研究表明:高强度采动可以多次改变巷道围岩应力场方向与大小,巷道围岩塑性区形态亦相应不断转动近似等同的角度,进而引起巷道围岩呈现出特有的变形特性。这种围岩变形具有非线曲折性、局部强变形性、不对称性、大范围性。围岩变形的非线曲折性分高集度与低集度两种,低集度下锚杆杆体呈现分段弯曲、扭转等破坏特征,高集度下锚（杆）索破断剖面呈现为“Δ”、“Ⅰ”形态。围岩变形的局部强变形性与不对称性可导致型钢支架局部受力不均,使型钢支架呈现破裂、不对称弯曲等破坏现象。     

综放工作面区段煤柱合理留设研究

为合理留设某矿综放工作面的区段煤柱,保证回采巷道稳定和提高煤炭资源采出率,采用理论计算、FLAC 3D数值模拟和现场实测等综合研究方法对综放工作面区段煤柱留设进行研究。通过沿空煤体力学状态分析,得出应力极限平衡区宽度为1.77 m,应力降低区位于距巷帮侧8 m范围内,应力峰值影响区位于距巷帮侧8~45 m内,原岩应力区位于距巷帮侧45 m以远;通过理论计算与FLAC 3D数值模拟对不同区段煤柱宽度(3、5、7、10、15、20 m)的应力场和位移场特征进行分析后,确定合理的区段煤柱宽度为5 m;通过现场实际监测对上述研究成果进行了验证。结果表明,当区段煤柱宽度为5 m时,可兼顾煤炭资源回收和巷道优化布置,该区段煤柱留设方法可为类似条件下的工程实践提供依据。     

采动影响下超前巷道围岩应力及变形控制技术研究

为进一步提高回采效率,降低工人成本支出,陈四楼矿21015工作面超前巷道采用主动支护进行围岩变形控制,通过对回采前后超前巷道围岩应力场及位移场进行计算,分析围岩变形破坏规律、不同回采程度下巷道围岩变形情况、不同工作面长度条件下巷道围岩变形规律,探明影响超前巷道围岩变形影响因素。研究表明,回采次数的增加导致超前支承压力由218 MPa增大至406 MPa,工作面前方应力增大区为27~32 m。其中,顶板位移量增大300 mm左右,两帮增大175 mm左右,随着回采推进,端部处巷道顶板位移呈现增大变化,距端部前方10 m处,4次回采顶板位移分别为699、874、869、827 mm,在端部前方15 m左右处,顶板位移基本恢复至未回采阶段,且工作面长度对水平位移影响较大,采用松动圈支护理论对超前巷道进行锚杆（索）参数计算,提出4种支护方案,并运用FLAC3D模拟不同方案下支护效果,最后通过工业性试验检验测得最佳方案有效地控制了围岩变形。     

垂直剖面法保护煤柱设计的解析模型

分析了现有图解法保护煤柱设计方法的缺点,按照垂直剖面法保护煤柱设计的基本原理,建立了相应的解析数学模型,通过详细的公式推导,最终给出了保护煤柱角点坐标的具体计算公式和相应压煤量的计算公式,实现了保护煤柱留设尺寸的精确计算,提高了保护煤柱设计的精度,利用Matlab实现了保护煤柱设计的自动化和可视化,并通过实例验证了模型的正确性.