浅谈厚煤层综放工作面窄煤柱合理留设

厚煤层综放工作面窄煤柱的合理留设对矿井安全生产具有重要意义。以王庄煤矿52M2综放工作面为工程背景,基于综放开采煤柱留设基本原则确定了工作面窄煤柱留设的合理宽度范围。基于关键块理论,分析了回采期间巷道和煤柱受到的影响和危害,研究结果为厚煤层综放工作面窄煤柱合理留设和安全控制提供了参考。     

特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱合理宽度确定

为了增强沿空掘巷巷道的稳定性,提高资源回采率,以大同矿区塔山煤矿8204工作面为研究背景,对沿空掘巷留设区段煤柱的合理宽度进行了研究。首先对特厚煤层综放工作面在沿空掘巷情况下区段煤柱的合理宽度进行了理论分析,然后采用FLAC3D数值模拟软件建立了采空区一侧不同宽度区段煤柱的力学模型,通过模拟结果表明:区段煤柱的宽度在5~10 m时,巷道处于低应力区,支护相对稳定。最后将理论计算和数值模拟相结合,同时参考塔山矿综放工作面矿压显现规律及微地震监测得出的相关结论,综合考虑巷道跨度大、隔绝采空区瓦斯等安全因素,确定了特厚煤层综放工作面沿空掘巷留设区段煤柱的合理宽度为8 m。     

综放开采条件下沿空掘巷煤柱留设尺寸数值模拟分析

为了增强沿空掘巷巷道的稳定性,提高资源回采率,本文以大同矿区塔山煤矿8204工作面为研究背景,对沿空掘巷留设区段煤柱的合理宽度进行了研究。通过模拟实验结果得出:区段煤柱的宽度在5~10m时,巷道处于低应力区,支护相对稳定。将理论计算和数值模拟相结合,同时参考塔山矿综放工作面矿压显现规律及微地震监测得出的相关结论,综合考虑巷道跨度大、隔绝采空区瓦斯等安全因素,确定了特厚煤层综放工作面沿空掘巷留设区段煤柱的合理宽度。     

综放工作面沿空侧煤柱合理宽度留设研究

以夏店煤矿地质条件为基础,对3107综放工作面沿空侧煤柱内应力分布特征进行了研究,并对煤柱合理留设宽度进行了确定。理论计算3107综放面煤柱宽度应在23.55～27.97 m范围内,通过数值模拟分析,确定煤柱留设宽度可取计算所得宽度的下限。综合考虑安全、经济等因素,最终确定3107综放面沿空侧的煤柱宽度为25 m。煤柱宽度比按工程经验留设的宽度减少了10 m,不仅提高了煤炭资源的采出率,而且可大大提升矿井的经济效益。     

综放沿空掘巷护巷窄煤柱留设宽度优化设计研究

护巷窄煤柱的合理留设是综放沿空掘巷技术成功实施的关键问题。基于采空侧煤体倾向支承压力分布特征以及护巷煤柱体的极限平衡理论,确定了护巷窄煤柱合理留设宽度的上、下限值解析表达式,结合山东某矿3309综放工作面的采矿地质条件,认为护巷窄煤柱合理留设宽度范围为4.1~7.2 m。为了进一步优化设计护巷窄煤柱的留设宽度,采用数值模拟方法对合理取值范围内的护巷窄煤柱留设宽度进行对比分析,认为3309综放工作面护巷窄煤柱的最优留设宽度为5m。将上述研究成果成功运用于工程实践,现场实测数据表明,结合理论分析和数值计算综合确定的护巷窄煤柱最优留设宽度可以有效控制沿空巷道围岩变形量,有利于维护综放沿空巷道的整体稳定性。     

阳泉矿区综放面不同护巷煤柱下应力分布规律实测研究

针对阳泉矿区高应力综放面沿空掘巷煤柱宽度留设不合理的问题,采用现场实测研究的方法对阳泉二矿80801及80509综放工作面不同宽度护巷煤柱及其所对应工作面实体煤内应力分布规律进行分析。实测结果表明,留设5.5 m煤柱时上覆岩层大部分载荷转移至工作面实体煤中,沿空掘巷巷道避开了侧向支承压力高峰区,维护了巷道稳定性,保证矿井高效安全生产。     

深井综放工作面小煤柱合理宽度留设及工程应用

为确定综放沿空掘巷小煤柱的合理留设宽度,以郭屯煤矿2303综放工作面为例,基于极限平衡理论,结合2303综放工作面工程与地质条件,计算得到了小煤柱的理论宽度为4.74～5.56 m;采用FLAC^3D模拟揭示了4.0、5.0、6.0、7.0 m煤柱下2303运输顺槽应力分布特征及变形规律,确定了深井综放工作面小煤柱留设宽度最优值约为5.0 m。工业性实践表明,留设5.0 m小煤柱有利于沿空掘巷的围岩稳定控制和节约支护成本。     

马军峪煤矿90109综放工作面区段煤柱宽度优化研究

以马军峪煤矿90109综放工作面合理的区段煤柱宽度留设为背景,通过理论计算和Flac~(3D)软件建立模型研究马军峪煤矿90109综放工作面回采时不同区段煤柱宽度下煤柱的应力分布,确定马军峪煤矿90109综放工作面的区段煤柱宽度为20 m。对留设的煤柱进行钻孔应力监测,通过对现场监测数据分析可知,在留设20 m宽煤柱的情况下,90109综放工作面回采过程中巷道变形在可允许范围内,能够保证该综放面的安全回采。     

塔山矿特厚煤层综放工作面小煤柱留设技术研究

塔山煤矿工作面原有设计采用预留宽煤柱的方式,通过井下回采实践表明,此煤柱留设方式会造成煤炭资源损失率高达26%,且不利于巷道围岩的维护,工作面开采过程中明显发现巷道受到应力挤压导致的围岩变形现象,并且巷道冒顶现象时有发生。基于上述背景,采取理论计算结合数值模拟推演计算的分析方法,明确了适合塔山煤矿赋存条件的8117综放工作面煤柱宽度为8 m。8117综放工作面通过采用留设小煤柱技术以来,有效地避免了宽大煤柱引起的围岩移进量大,进而导致巷道围岩变形严重的问题,且将煤炭损失率降低至12%,避免了煤炭资源的浪费。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度确定

针对202综放面地质条件,运用理论计算和数值模拟分析的方法初步确定窄煤柱合理宽度为5 m,通过现场矿压实测分析表明,煤柱宽度为5m是合理的,为天池煤矿综放沿空掘巷窄煤柱宽度合理留设提供了可靠依据,并为类似条件下窄煤柱合理宽度留设提供了借鉴。     

孤岛综放工作面沿空掘巷窄煤柱留设宽度优化设计

为了解决孤岛综放工作面沿空掘巷矿压显现剧烈、巷道围岩控制困难的难题,运用理论计算、数值模拟及现场实测的方法,研究了孤岛综放工作面回采巷道在不同宽度窄煤柱条件下的围岩稳定状况。基于采空区侧煤体支承压力分布特征以及沿空掘巷的力学模型,分别从内应力场和极限平衡理论角度计算分析,确定了护巷窄煤柱留设宽度的合理尺寸范围为4.46~7.3m。采用数值模拟方法对窄煤柱留设尺寸进行了对比分析,得到3204孤岛综放工作面护巷窄煤柱的最优尺寸为5 m。现场监测数据表明:3204工作面回风巷道两帮的最大变形量为147 mm,顶底板最大变形量为95 mm,能够满足安全生产要求。     

特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度研究

针对塔山矿特厚煤层综放工作面与回采巷道对头施工过程中面临的区段煤柱合理宽度留设、回采动压影响范围确定等问题,采用理论分析、数值模拟及现场应力实测等手段对特厚煤层综放采场覆岩断裂结构、区段煤柱应力分布及区段煤柱合理宽度进行研究。采空区一侧煤体应力,应力剧烈影响范围30~35 m。煤柱应力现场实测表明,相邻工作面回采期间应力沿煤柱宽度大致呈单峰型、非对称分布,应力高峰区距8210回风巷21~30 m、距8208采空区8~17 m,采空区顶板运动稳定滞后距离120~130 m。结果表明,塔山矿特厚煤层综放面对头施工条件下留设38 m煤柱是安全的,从煤柱应力分布角度分析煤柱宽度可减小至30~32 m。     

综放复合顶板错层位外错式沿空掘巷异型窄煤柱宽度优化研究

针对复合顶板沿空掘巷窄煤柱留设宽度以及围岩稳定性难题,以试验矿井具体地质条件为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法,对综放沿空掘巷窄煤柱稳定性问题展开研究。分析了不同窄煤柱留设尺寸条件下传统综放工作面沿空掘巷“T”型煤柱围岩应力和塑性区分布特征,研究表明,传统综放工作面留设“T”型窄煤柱沿空掘巷两帮围岩塑性区呈非对称分布,顶板复合岩层破坏深度广,且窄煤柱帮处于不均衡承载状态,宽高比小,自身稳定性差,承载能力差。基于上述问题提出错层位外错式沿空掘巷技术,针对不同尺寸下异型煤柱进行数值模拟研究,结果表明,与常规“T”型窄煤柱相比,其具有优越的“堵漏风、阻变形、能承载”的护巷效果,为巷道围岩控制技术提供有利条件。     

复合灾害综放工作面窄煤柱沿空掘巷安全技术应用

硫磺沟煤矿以往开采相邻工作面之间留设40m煤柱来防止相邻采空区通透漏风而引起采空区的自然发火,同时也兼顾了工作面矿山压力的影响。但却造成了煤炭资源的浪费(约占全矿煤炭损失的40%),然而煤柱在采空区侧被压酥,甚至压碎,极易造成采空区煤柱自然发火,对安全生产构成威胁,同时若煤柱留设不合理易形成应力集中,造成其下伏巷道维护困难。因此,开展复合灾害矿井综放工作面窄煤柱沿空掘巷安全保障技术研究,可实现窄煤柱护巷,既有利于提高煤炭资源回收率,降低冲击地压发生的可能性,也可以消除或减少因煤柱引起的煤层自然发火与瓦斯超限事故,同时更有利于巷道维护。     

大采高综放窄煤柱回采巷道围岩控制技术及效果分析

为了实现塔山煤矿8101大采高综放工作面5101辅运回风巷侧小煤柱的稳定与巷道安全的目的,基于该巷道生产地质条件,利用现有巷道支护理论与围岩控制技术,对5101辅运回风巷采用锚网索加强支护与超前支护,利用顶板钻孔水压致裂方法对基本顶关键岩层进行超前处理,并对小煤柱进行注浆加固处理。实践结果表明,对5101辅运回风巷采取的围岩控制技术取得了较好的支护效果,能够保证8 m窄煤柱的稳定和工作面的安全生产。     

特厚煤层综放工作面小煤柱留设技术研究

挖金湾煤矿开展了特厚煤层综放工作面小煤柱留设技术研究,确定了8102沿空巷沿空侧煤柱宽度为8 m。实践效果表明,小煤柱留设技术具有改善沿空巷道应力集中的效果,使得巷道处于低应力区,避免了矿压显现导致的巷道变形、冒顶、底鼓问题,减少了宽煤柱导致的煤炭资源损失。     

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。     

邻空综放工作面煤柱内预置卸压巷动压治理技术

针对某煤矿特厚煤层综放工作面临空开采回采巷道围岩变形严重的问题,运用理论分析、三维数值模拟和现场实测相结合的方法,分析了煤柱内预置卸压巷技术的基本原理。结合现场5106综放工作面进风巷的实际情况,提出了采用煤柱内预置卸压巷动压治理技术,确定了卸压巷在护巷煤柱中距离进风巷距离可选择29 m左右,相当于卸压巷与采空区之间留设5~9 m左右的窄煤柱,巷道围岩变形量较小,从而有利于特厚煤层的安全高效回采。     

大同矿区巨厚煤层沿空掘巷小煤柱工作面围岩控制及支护优化技术研究

同煤大唐塔山煤矿受采掘布局制约,所布置的综放工作面均为沿空掘巷工作面。工作面采用放顶煤生产工艺在实际生产过程中开采强度高,采场空间大,动压显现频繁,直接影响矿井安全生产。从塔山矿石炭系巨厚煤层沿空掘巷小煤柱工作面设计入手,介绍了巨厚煤层放顶煤工作面沿空掘巷的合理位置、支护设计、顶板动态管理的方案和经验。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定

针对皖北煤电集团祁东煤矿71煤层,应用FLAC2D软件模拟综放沿空掘巷留设不同宽度煤柱时围岩位移和应力的大小,确定了71煤层相邻工作面区段沿空掘巷留设煤柱的合理宽度,对类似综放沿空掘巷合理位置的确定具有参考价值。