受采动影响时沿空掘巷煤柱合理尺寸的数值模拟研究

本文利用UDEC3.1软件对综放工作面沿空掘巷煤柱合理尺寸性进行模拟。不同尺寸煤柱条件下受采动影响沿空掘巷围岩变形和应力分布特点表明无论巷道掘进期间还是沿空掘巷受采动影响期间,巷道围岩变形量都随着煤柱宽度的增大而减小,但煤柱宽度增大到一定程度时巷道围岩变形量基本相差不大。     

窄煤柱综放巷道围岩应力场特征

为了揭示综放留窄煤柱护巷回采期间巷道围岩的应力分布及其演化特征,根据谢桥矿1151（3）综放工作面工程地质和开采技术条件,结合现场实测分析,应用数值模拟（FLAC^3D）综合分析了二次采动影响下巷道围岩应力场演化特征．研究表明,回采期间巷道围岩应力分布及其演化具有明显的分区特征,巷道两帮围岩垂直应力大于水平应力,顶底板围岩水平应力明显大于垂直应力,且巷道底板岩层中的水平应力峰值区范围较广;巷道围岩应力分布的差异性及其演化分区性是造成此类巷道变形剧烈且巷道持续底鼓的重要原因．研究成果为综放开采护巷煤柱宽度合理选择、巷道合理支护及维护、巷道围岩稳定性控制和安全生产提供了理论依据．     

窄煤柱综放巷道围岩应力场特征

为了揭示综放留窄煤柱护巷回采期间巷道围岩的应力分布及其演化特征,根据谢桥矿1151（3）综放工作面工程地质和开采技术条件,结合现场实测分析,应用数值模拟（FLAC^3D）综合分析了二次采动影响下巷道围岩应力场演化特征．研究表明,回采期间巷道围岩应力分布及其演化具有明显的分区特征,巷道两帮围岩垂直应力大于水平应力,顶底板围岩水平应力明显大于垂直应力,且巷道底板岩层中的水平应力峰值区范围较广;巷道围岩应力分布的差异性及其演化分区性是造成此类巷道变形剧烈且巷道持续底鼓的重要原因．研究成果为综放开采护巷煤柱宽度合理选择、巷道合理支护及维护、巷道围岩稳定性控制和安全生产提供了理论依据．     

煤柱宽度对综放工作面巷道位移的影响规律

应用现场实测和计算机数值模拟(FLAC3D)方法,研究调整并分析了不同煤柱宽度条件下,综放回采巷道围岩位移分布特征及其变化规律.研究结果表明,护巷煤柱的宽度不同,综放工作面巷道位移变形有很大差异,巷道围岩移动具有明显的采动影响近场效应;在一定的护巷煤柱宽度范围内,并非煤柱越宽越稳定,或在极窄小煤柱护巷条件下,将巷道布置在采空区边缘低应力区就有利于维护;合理的支护方式应能控制巷道呆动影响剧烈阶段的围岩变形,支护设计应从载荷控制向变形控制转变.     

工作面超前支护段强动压巷道围岩应力优化技术研究

以芦子沟矿3107特厚煤层综放工作面为工程背景,应用数值模拟分析了3107工作面采动阶段煤柱侧帮围岩应力动态变化特征,巷道煤柱侧帮围岩受采动影响强烈。理论分析了回采巷道强动压显现机理,基于此,提出强动压巷道顶板大深度预切缝卸压技术,并阐述了其技术原理。预切缝后,沿空巷道超前支护段围岩应力降低,侧向支承压力峰值位置向工作面中部移动,沿空巷道超前支承压力峰值位置向工作面推进方向前移,能够有效改善超前支护段巷道围岩应力状态。数值模拟及现场实测结果表明预切缝后超前支护段巷道围岩稳定,巷道变形量减小,矿山压力显现缓和。     

高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度与控制技术

针对高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度留设问题,以羊场湾煤矿为工程背景,建立了综放工作面侧向基本顶破断结构模型,推导出低应力区范围表达式及其影响因素;采用FLAC3D数值模拟软件分析巷道掘进和本工作面回采期间不同煤柱宽度下巷道围岩应力与位移演化特征。研究表明:(1)高强度开采综放工作面因采场尺寸大、推进速度快、断裂步距大,导致内应力场范围亦大于常规工作面。(2)高强度开采综放工作面区段煤柱宽度的确定,应充分考虑多次剧烈采动、基本顶破断、巷道大断面等因素,结合试验工作面地质生产条件确定内应力场范围6.31~7.58 m,合理煤柱宽度为9~14 m。(3)本工作面回采期间,覆岩结构被再次激活,致使围岩变形破坏加剧,煤柱宽度10~14 m时,煤柱具有一定自稳能力并承担较少的顶板载荷,综合考虑各因素确定合理煤柱宽度为10 m。(4)受高强度开采及基本顶破断等因素影响,窄煤柱沿空巷道可能诱发大范围破碎、煤柱帮大变形及顶板不对称下沉等变形破坏,要实现此类巷道围岩稳定性控制应对煤柱帮和顶板重点加固,据此,提出了非对称围岩控制技术,并进行现场应用,巷道控制效果明显。     

大煤柱护巷矿压显现规律及围岩应力实测分析

针对兴隆庄矿4324“超长”、“孤岛”综放工作面开采条件和大煤柱护巷条件，实测分析了巷道围岩的变形规律和支承压力的分布特征，分析了该条件下大煤柱护巷的合理性和对巷道的维护效果，为巷道的支护设计提供了依据．     

特厚煤层大采高综放工作面小煤柱沿空掘巷技术应用

以特厚煤层大采高综放工作面为研究对象,分析了特厚煤层大采高综放工作面端部覆岩活动范围、裂隙场分布、运动特征及结构特征,提出了大采高综放工作面开采后,采空区端部存在三角滑移区结构合稳定的应力降低区,有利于小煤柱沿空掘巷的布置和小煤柱巷道维护;根据采空区上覆岩层运动特征及时空关系,确定了小煤柱沿空掘巷的合理位置及时间;在塔山矿一侧采空一侧实体煤、麻家梁孤岛工作面和同忻矿上煤层遗留煤柱下孤岛工作面等不同条件下实施小煤柱沿空掘巷。结果表明,与同等条件下的大煤柱相比,小煤柱沿空掘巷降低了巷道变形量,改善了巷道维护状况,提高了煤炭资源回采率,技术经济效益明显。     

孤岛综放工作面沿空掘巷围岩变形因素研究

基于孤岛工作面地质条件、开采工艺及原始矿压显现规律,运用关键层理论研究两侧极不充分采动条件下基本顶关键层效应对巷道围岩稳定性的影响,并通过数值模拟软件UDEC,详细分析了煤层硬度、基本顶断裂位置、护巷煤柱尺寸及孤岛工作面开采等因素对综放沿空掘巷顶板垂直应力分布和围岩变形特征的影响,并指出沿空掘巷支护重点。     

煤柱下煤层巷道围岩变形破坏机理

针对寨崖底矿煤柱下回采巷道失稳问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测等方法,分析了寨崖底矿煤柱下煤层巷道的破坏机理。得出了上煤层工作面回采后,遗留煤柱底板应力分布规律。发现煤柱下煤层高应力集中区围岩受工作面采动动载高应力扰动出现垂直应力峰值增大、应力集中区范围增加、非对称应力场,是此类巷道大变形破坏的根本原因,且预测采动影响范围为工作面前方60 m至后方130 m。     

成庄矿碎胀煤层复用留巷支护设计优化研究

文中针对成庄矿综放面留巷支护难题,通过煤柱应力观测和钻孔窥视详查采动影响下煤柱围岩体裂隙发育、扩展程度情况;进一步采用理论分析和数值模拟相结合的研究方法,研究围岩强度、结构对煤柱围岩稳定性影响,得出碎胀煤层留巷煤柱在受采动压力影响下矿压显现规律。并提出复用留巷支护参数,成功应用于五盘区首个综放工作面留巷巷道。解决留巷支护难题,减小巷道变形和返修量,提高采掘衔接能力。     

阳泉矿区综放沿空掘巷护巷煤柱合理宽度研究

针对目前在孤岛工作面开采时煤炭资源浪费、回采时巷道变形严重、工作面不稳定等问题,运用UDEC2D3.1模拟软件,对阳泉二矿80509综放孤岛工作面沿空侧不同宽度条件下煤柱的应力分布规律及巷道围岩的稳定性进行模拟,认定在煤柱宽度为5.5 m条件下,巷道围岩变形最优,可以满足工作面正常生产的需求。     

超长孤岛工作面回采巷道应力分布及卸压控制

本文针对山西前湾煤矿超长孤岛工作面巷道围岩控制的难题,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法,研究了采动巷道围岩的变形特征和应力演化规律,提出卸压控制原理和技术参数。监测结果表明:卸压巷道使得应力向巷道围岩深部转移,巷道表面位移量明显减少,超长孤岛工作面巷道围岩变形得到了有效的控制。     

特厚煤层孤岛综放工作面沿空护巷煤柱宽度及控制技术研究

为了提高特厚煤层孤岛综放工作面沿空护巷煤柱及巷道围岩稳定性,以唐家会煤矿61102特厚煤层孤岛综放工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的研究方法,对特厚煤层孤岛综放工作面沿空护巷煤柱合理尺寸及巷道支护方式进行了研究,结果表明：采用应力极限平衡理论和内应力场分布规律,以及有限元法对比不同煤柱宽度的塑性区及应力分布特征,确定出孤岛综放工作面沿空护巷煤柱宽度为21 m;采用锚网索+钢筋梯子梁+钢带的联合支护方式,可以有效减小沿空巷道围岩移近量,显著提高沿空巷道围岩的整体稳定性。研究结果可为类似地质生产条件下的矿井提供参考依据。     

综放回采巷道围岩矿压的采厚效应研究

本文在现场观测的基础上,以谢桥矿综放工作面工程地质和开采技术条件为背景,对一次采厚不同情况下的综放巷道围岩应力分布进行了系统的数值分析研究。研究结果表明:随一次开采厚度的增加,综放回采巷道位移变化和应力变化截然不同。随采厚的增加,综放巷道的位移量明显增大,变形与一次开采厚度成正比;随一次采厚的增加,综放巷道围岩的应力降低,其峰值大小与一次采厚成反比,峰值距工作面煤壁距离与一次采厚成正比,即随一次采厚增加,围岩应力影响范围增大,而峰值降低。该研究成果为采场巷道合理布置与维护及综放开采动力灾害的防治,提供了理论依据。     

庞庞塔矿综放沿空巷道煤柱应力分布与变形特征研究

以庞庞塔矿综放沿空巷道为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟的方法,分析了综放面沿空巷道基本顶岩层破断机制,指出单一采动和重复采动工作面基本顶破断机制的差异性和相关性,研究了不同煤柱宽度下综放沿空巷道煤柱应力分布与变形特征,研究表明,一定范围内增加煤柱宽度可有效改善煤柱承载性能,减小沿空巷道变形,当煤柱宽度一定时,煤柱具备一定的承载能力,在上工作面侧向支承压力的作用下,煤柱整体向沿空巷道移动,造成沿空巷道煤柱帮变形量加大,据此确定了庞庞塔矿10#煤层工作面煤柱宽度为8～10m,为后期矿井煤柱宽度和支护技术的确定提供参考。     

两次采动影响下小煤柱巷道切顶卸压围岩控制技术

为解决多次采动影响下留小煤柱巷道矿压显现剧烈、围岩变形量大的问题,提出了“切顶卸压+顶、帮锚索补强”联合控制技术。以贾家沟煤矿10115运输巷为工程背景,分析了切顶卸压位置、高度与巷道围岩垂直应力分布的关系,给出切顶卸压关键参数,并研究了留小煤柱巷道在切顶卸压后受两次采动影响下的矿压显现规律。结果表明：切顶卸压后,煤柱上的应力峰值随切顶深度的增加呈指数降低;10115运输巷在邻近工作面一次采动过程中巷道围岩变形依次呈现出无变形、缓慢变形、快速变形和围岩稳定的变化规律,本工作面二次采动过程中巷道围岩变形依次呈现出明显变形和剧烈变形的规律;巷道围岩在受二次采动影响时变形更加剧烈,巷道变形量为一次采动时的3.0～7.5倍。     

近距离不规则采空区下综放煤巷分区控制研究

为了解决近距离煤层巷道围岩大变形破坏的控制难题,以小峪煤矿不规则采空区下近距离厚煤层综放煤巷为工程背景,将试验巷道划分为普通段、采空区下及残留煤柱下等多个区域,通过地质雷达探测、钻孔窥视、理论计算、数值模拟等方法对比分析了不同区域煤巷围岩变形破坏特征。结果表明：近距离不规则采空区下综放煤巷围岩塑化破坏范围为2.15 m;工作面超前剧烈采动影响距离为26 m;综放煤巷回采帮松动范围大于实体煤帮0.5 m。基于此,提出了普通区煤巷常规支护及采空区下与残留煤柱下煤巷槽钢锚索加强支护的分区联合控制技术,工程实践表明分区组合支护技术显著控制了围岩大变形,保障了综放工作面的安全回采。     

综放工作面异形煤柱条件下护巷技术在红会四矿的实践

针对综放工作面异形煤柱特点,设计和采用了锚杆、锚索和临时支柱等控制措施,对留巷在不同煤柱宽度处围岩的压力、变形和破坏进行了现场监测,揭示了不同宽度煤柱留巷在采动影响下沿倾斜和走向方向岩层压力分布、巷道围岩移动变形与破坏的演化规律.     

特厚煤层综放开采邻空动压巷道围岩变形机理及卸压控制

受工作面采动叠加影响,特厚煤层综放开采邻空动压巷道极易发生冲击地压、巷道大变形等强矿压显现现象,是采掘过程中的重点防控区域。以榆神矿区曹家滩矿井特厚煤层综放开采为工程背景,分析了邻空动压巷道强矿压显现机理,研究了邻空巷道围岩倾向和走向支承压力分布力学机制,提出于邻空巷道进行定向张拉爆破切顶卸压巷道围岩控制,并运用数值模拟及现场试验等方法对该技术的作用效果进行了综合研究。结果表明,特厚煤层综放开采条件下,工作面开采大空间采空区长悬臂结构断裂后形成台阶岩梁块体长度较大,其滑落失稳或关键层失稳均会引发强动压,该动压作用在煤柱上并进一步传递至超前区邻空巷道围岩是造成底鼓大变形的主要原因。于邻空巷道内进行定向切顶卸压后,可减弱本工作面后方采空区顶板与煤柱间的承压,邻空巷道围岩应力向远离巷道方向转移,应力峰值降低,应力范围减小。现场开展了不同切顶方式下的现场工程试验,基于定向张拉爆破的深孔切顶卸压技术可有效减小特厚煤层工作面端头区邻空动压巷道的围岩压力,定向切顶后邻空动压巷道超前支架平均荷载降低11%,巷旁煤柱体应力峰值降低10%,巷内底鼓严重段平均变形减小65%,有效提高了巷道稳定性,为特厚煤层...