“孤岛”煤柱底板支承压力分布规律研究

某矿42103工作面回风顺槽受上方采空区遗留"孤岛"煤柱集中应力的影响,巷道围岩变形破坏比较严重,严重影响了巷道的正常通风和运输能力。本文采用理论计算和数值模拟的方法研究"孤岛"煤柱支承压力在底板岩层中的分布规律,对掌握煤柱底板巷道的受力状况,确定煤柱底板的巷道合理位置及支护参数具有重要的指导意义。     

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。     

煤层群倾斜煤柱支承压力分布及传播规律研究

以北京大安山煤矿为工程背景,采用理论分析和数值模拟的方法,在倾斜煤柱存在的情况下,对煤层群倾斜煤柱的支承压力分布及传播规律进行了研究与分析,得到了煤层群倾斜煤柱支承压力的传播深度较大,应力沿垂直煤体(煤柱)方向呈现椭圆形向下阶梯分布,但影响范围仅仅在相邻煤层较大的结论。上煤层留20 m的煤柱,就可在下煤层中产生应力集中,而在采空区的一侧布置煤柱基本影响不到下煤层原岩应力的分布。这一研究结论对于煤层群倾斜煤柱条件下工作面的安全生产和支护设计都有一定的指导意义。     

综采面支承压力及塑性区变化规律数值模拟研究

以白坪矿二,煤层为具体原始条件,利用三维数值模拟软件FLAC^3D,分析了随采高不同,综采工作面前方支承压力及煤壁塑性区分布特征和变化规律。     

回采巷道侧向支承压力对工作面前方支承压力峰值和塑性区宽度的影响

为分析回采巷道侧向支承压力对于工作面前方支承压力峰值和塑性区宽度的影响,在地基梁模型的基础上引入巷道侧向支承压力的应力集中系数k,推导出考虑了巷道侧向支承压力的顶板位移曲线,通过该曲线可计算工作面前方矿体的支承压力以及塑性区宽度.通过相应的工程实例进行试算,结果表明:在计算工作面前方的塑性区宽度和支承压力峰值时,若不考...     

浅埋煤层预留煤柱支承压力分布规律研究

为了研究浅埋厚煤层分层开采保护煤柱的支承压力分布规律,利用设计好的应力采集仪,通过相似模拟实验得出,活鸡兔矿保护煤柱两侧采空后,煤柱上支承压力相对较集中,煤柱整体处于稳定状态,说明30m宽煤柱能有效的控制煤柱的总变形量.最后运用RFPA岩石破断过程分析系统软件分析了随着工作面采动和推进,上覆岩层的来压特点.为浅埋煤层煤柱支承压力理论研究提供一些实验依据.     

条带开采煤柱演化规律研究

煤柱的稳定性是条带开采方法能够安全可行的关键。为了研究留设煤柱的稳定性,文章利用FLAC3D数值模拟分析工作面采动时的侧向支承压力变化规律;然后采用现场测试的方法,即采用钻孔应力计来实测采出条带开采前后煤柱不同深度垂向压力的动态演化情况,采用煤岩离层检测仪实测研究条带开采前后不同煤柱横向变形的动态演化规律,得出该条带煤柱应该分为弹性核区、塑性区和破裂区,给出了各区的范围,为其它类似条件下的煤柱稳定性研究提供了一定的参考依据。     

区段煤柱中巷支承压力演化规律研究

以黄陵某煤矿区段煤柱中巷为背景,采用相似模拟实验方法,研究在充分采动后煤柱的应力分布规律以及在一侧煤柱中开挖巷道过程中另一侧煤柱的应力分布特征,探究上覆岩层的变形破坏规律及应力分布情况。研究结果表明,工作面采动后形成的倒三角结构和在一侧煤柱中开挖巷道是另一侧煤柱压力增大的主要原因,同时得出煤柱失稳垮落后上覆岩层的破坏范围,对巷道支护具有一定的指导意义。     

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.     

锯齿状煤柱下工作面支承压力的分布特征

为了研究锯齿状煤柱下工作面支承压力的变化规律以及分布特征,采用FLAC3D5.0数值模拟软件对锯齿状煤柱下工作面推进到不同位置时煤体垂直应力场进行了模拟。通过对工作面推进过程中走向支承压力、倾向支承压力动态演化特征分析得出:受锯齿状煤柱宽度的变化以及煤柱集中应力的影响,煤柱下工作面的应力主要集中在两端,其中三角形区域最为明显,在煤柱最窄处形成叠加应力。     

煤矿工作面小煤柱留设宽度研究和支护优化

为合理设计某矿小煤柱宽度以降低煤炭损失率,采用关键层理论、极限平衡理论等分析方法,结合FLAC^3D数值模拟以及现场矿压监测研究方法,综合得出小煤柱合理宽度为12 m。基于围岩变形耦合控制理论对煤柱侧支护、采面侧支护等进行优化设计,有效控制了围岩变形和矿压。     

巷道煤柱高温点分布规律及五区定位法的研究

在煤矿巷道发生自燃时,准确确定火源位置是救灾关键,为了深入研究火源定位机理,根据高温在煤柱中热传导规律,总结了巷道自燃后温度分布的可能5种情形,采用流体动力学数值模拟软件Fluent研究巷道自燃后温度场和温度曲线图的分布,提出了煤柱自燃"五区定位法",为当前煤矿现场救灾时确定火源点、实施打钻注浆灭火提供技术指导.     

支撑煤柱合理尺寸的数值模拟

采用数值模拟方法对天隆集团公司三不拉采区支撑煤柱的变形规律进行分析,得出了该采区的合理支撑煤柱尺寸以及巷道锚杆支护参数,对设计和施工有参考作用。     

孤岛煤柱内合理掘巷位置及支护技术研究

针对孤岛内掘巷位置及支护技术选择不当,极易导致巷道变形严重难以维护的问题,以新疆某矿为工程背景,运用数值计算的方法分析了孤岛煤柱应力分布规律和孤岛煤柱内巷道的围岩变形特征。结果表明：孤岛煤柱在后开采工作面一侧的应力降低区宽度大于先开采的一侧;孤岛煤柱巷道在宽煤柱侧顶帮的围岩变形量显著高于窄煤柱侧,具有非均匀性。结合理论计算和数值分析结果,确定试验巷道的合理位置是在5301采空区侧留设4.0m窄煤柱沿底板掘进。同时,针对孤岛煤柱内巷道围岩的非均匀变形特征及煤柱整体较破碎的特点,提出采用高强螺纹钢锚杆加长锚固和关键部位锚索加强支护相结合的非对称支护技术,经现场应用验证了方法和技术的有效性。     

条带煤柱稳定性及支护设计研究

条带煤柱稳定性决定着巷道的维护状况,通过对条带两帮煤体受力特点的分析研究,分析了各相关因素对煤体破裂区和塑性区宽度的影响.破裂区宽度及其演化发展是影响煤柱稳定的主要因素,强化煤柱破裂区的强度,阻止塑性区向破裂区的演化,是提高煤柱稳定性的重要途径.针对煤柱的特定赋存条件和影响煤柱稳定的众多因素,有针对性的展开支护设计,合理确定煤柱宽度,有利于提高煤炭资源回收率.     

多煤层开采合理煤柱尺寸留设研究

针对潘三矿多煤层回采受F24大型逆断层影响,利用FLAC3D研究11煤和13煤留设不同尺寸断层煤柱情况下,采场应力和塑性区演化规律,从而提出合理的断层煤柱留设尺寸。研究发现,随着11煤回采留设煤柱的减小,应力集中逐渐向断层上盘转移,而13煤回采受11煤回采的影响,煤柱的减小使采空区左侧应力集中区域逐渐增大;同时,断层附近塑性区范围逐渐增大并最终与采场塑性区导通,为防止突水事故,确定煤柱留设尺寸分别为40m、60m;现场工程验证该留设尺寸是合理的。     

综放面区段小煤柱合理尺寸确定研究

为了解决五阳煤矿综放面区段煤柱宽度过大问题,基于7803综放面工程地质条件,运用极限强度理论和弹塑性理论计算出了煤柱合理宽度分别为7.9,7.6 m;采用FLAC^3D软件模拟分析了7803综放面侧向支承压力,并确定其峰值在距离巷道16 m处,分析了不同煤柱宽度塑性区分布规律。综合考虑巷道支护难度、安全系数、资源采出率等客观因素,确定7803综放面合理煤柱宽度为8~10 m。     

工作面过空巷超前支承应力分布与煤柱稳定性研究北大核心

以山西大同某矿北翼采区1303工作面工程地质条件为背景,通过现场调研、实验室测试、理论分析、数值模拟等方法,对1303工作面回采过空巷进行了研究。结果表明:理论计算工作面煤壁超前支承应力影响范围为39.2 m,空巷侧向支承应力影响范围为9.6 m,当煤柱宽度L<48.8 m时支承应力开始出现叠加现象;数值模拟分析得出:当煤柱宽度L从50 m减小至10m时,峰值应力保持持续增加,且在煤柱宽度L=10 m时峰值应力最大,为临界屈服煤柱宽度;当煤柱宽度L<10 m时,煤柱由临界屈服向完全屈服状态转变,且峰值应力向空巷外帮侧转移,需采取补强加固措施来预防煤岩动力灾害的发生。     

煤柱宽度对综放回采巷道围岩力学特征影响分析

依据谢桥煤矿1151（3）综放工作面工程地质及开采技术条件,在对影响该条件回采巷道护巷煤柱宽度的因素分析基础上,应用计算机数值模拟（FLAC2D）,模拟并分析了不同煤柱宽度煤柱及巷道围岩在回采期间的应力分布及变形情况,获得了不同煤柱宽度巷道围岩在回采期间的力学特征,为综放开采回采巷道煤柱宽度的合理留设、支护参数选择、巷道围岩稳定性控制及安全生产提供理论依据。