浅埋近距离煤层工作面过三角形斜交煤柱开采应力演化规律研究

针对浅埋近距离煤层工作面过上覆三角形遗留煤柱开采,存在顶板局部来压强烈和区段煤柱应力集中导致的巷道大变形等问题,以寸草塔二矿31109工作面为研究背景,采用现场实测、数值计算和理论分析相结合的方法,研究过三角形煤柱两次采动叠加应力的大小和范围的演化规律,揭示两次采动区段煤柱压力变化规律和相邻巷道破坏机理,明确巷道加强支护的范围和重点支护范围与时机。研究结果表明：上覆三角形斜交煤柱对其下方工作面煤层形成应力集中,最大应力位置位于斜交区段煤柱之下;当下煤层31206工作面开采后,31109区段煤柱应力上升为最大应力,应力峰值区位于与上覆斜交区段煤柱叠合区附近,峰值区宽度为240 m,对应该区域巷道变形破坏较明显。31109工作面开采过程中,在工作面煤壁与上覆斜交煤柱叠加区和工作面区段煤柱与上覆斜交煤柱叠加区存在应力峰值区,形成应力双峰;随着工作面推进,双峰应力不断升高,且煤壁应力峰值区逐步向区段煤柱方向移动,当工作面推进到区段煤柱叠加区时,双峰合并为更高的单峰应力;在工作面出斜交煤柱时区段煤柱应力达到最大,出煤柱叠加区后应力迅速减小;总体上,31109工作面开采后区段煤柱应力峰值区最大应力...     

近距离煤层群上煤层区段煤柱合理宽度研究

针对近距离煤层群上煤层留设的区段煤柱在煤柱下方形成一定区域的应力增高区,下煤层回采巷道受集中应力影响维护困难、严重影响正常生产这一难题,结合新柳矿地质条件采用UDEC2D数值计算及现场实测研究了煤柱下方底板集中应力分布特征,分析了下煤层回采巷道的布置方式对巷道围岩变形的影响,研究表明:上煤层残留煤柱越大,底板应力集中系数越大;在上煤层残留煤柱集中应力影响和本煤层工作面采动引起的应力重新分布耦合作用下,回采巷道顶底板及两帮移近量接近2000mm,巷道变形破坏严重。提出把巷道布置在采空区下方应力降低区内,减少本煤层区段煤柱宽度以及加强巷道超前支护可保证下煤层巷道稳定。     

近距离煤层开采区段煤柱留设尺寸研究

以寺河矿近距离煤层回采工作面153301为研究对象,分析了煤柱底板应力,采用UDEC~(2D)模拟软件分别模拟留设5 m、10 m、15 m、20 m区段煤柱时,底板应力集中系数和巷道围岩变形量,研究表明:随着留设煤柱宽度的增加,应力增高区影响范围逐渐增大,应力集中系数、巷道围岩变形量也逐渐增大。下煤层巷道应当布置在应力降低区内,在保证煤柱稳定的情况下,区段煤柱宽度应尽量减小,以减小应力增高区的范围和围岩变形量。     

近距离下煤层过遗留煤柱应力集中区研究

在我国,近距离煤层赋存和开采所占比重很大,吕梁矿区木瓜煤矿层间距小于10 m的可采储量占总储量的80%,上煤层已采完,回采工作面间遗留20 m区段煤柱,对下部煤层回采造成一定影响,所以,研究近距离下煤层过遗留煤柱应力集中区具有重要的现实意义。针对木瓜煤矿近距离上煤层采空区、遗留煤柱下巷道维护和矿压显现严重的技术难题,基于近距离煤层上部煤层开采遗留煤柱应力集中会在底板中传递的规律,对下煤层应力影响范围进行了理论计算;并结合10-103工作面的生产技术条件,采用现场矿压监测方法,对工作面上部、中部、下部位置的液压支架监测数据进行分析,采取工作面调斜和加强超前支护措施,对近距离下部煤层过遗留煤柱应力集中区具有一定的指导意义。     

上覆区段煤柱下回采巷道合理煤柱宽度研究

针对补连塔煤矿1^-2煤层遗留煤柱下22305工作面开采时造成相邻工作面煤柱巷道变形破坏等难题,根据煤层开采条件,采用理论分析、数值模拟、现场实践等手段对上覆遗留区段煤柱下回采巷道的合理煤柱宽度进行了研究。结果表明：遗留煤柱下底板应力环境特征的改变和下层煤层采动影响的共同作用造成相邻工作面煤柱巷道的变形破坏;对煤柱底板应力传递规律进行分析,得出回采巷道的布置与遗留煤柱的的最小水平距离为28.6m;数值模拟结果表明,遗留煤柱下存在应力增高区,煤柱两侧边缘处的应力高于原岩应力,表明遗留煤柱的影响范围远大于其煤柱宽度;下层煤开采后打破原遗留煤柱的应力影响区域,但对相邻回采巷道的冲击影响巨大,最后确定合理的煤柱宽度为30m时能最大限度节省煤炭资源和维护回采巷道的稳定。     

叠加采动影响下保留巷道围岩破坏机理及其控制技术

以布尔台煤矿上下煤层叠加采动影响下保留巷道严重变形破坏为工程背景,采用理论分析、现场监测、实验室试验、数值模拟和工业性试验等综合研究方法,从巷道围岩塑性区形成和发展的角度,对巷道围岩破坏特征、采动应力时空演化规律、保留巷道塑性区恶性扩展破坏机理、应力调控围岩控制技术方面进行系统研究。结果表明:上下煤层叠加采动后,保留巷道处于高应力比值带,主应力比值为1.84～2.22,最大主应力与竖直方向夹角为39.7°～41.9°,导致巷道围岩塑性区恶性扩展,顶板破坏深度7.5 m,底板破坏深度4.5 m,煤柱帮破坏深度3 m,煤壁帮破坏深度2.25 m。基于塑性区破坏机理提出应力调控技术,通过改变煤柱尺寸或上下工作面开采布局等手段调控围岩应力,减小围岩塑性破坏范围,并进行工业性试验,取得良好的应用效果。     

转龙湾矿浅埋薄基岩二次采动巷道围岩应力演化规律研究

为揭示浅埋薄基岩二次采动巷道围岩应力演化规律,以转龙湾矿23204辅运顺槽为工程背景,建立FLAC^3D数值模型,研究了23204辅运顺槽受一次采动和二次采动影响时煤层顶板的应力分布规律。对沿煤层倾向方向的采动应力演化规律进行分析,发现二次开采扰动影响更加剧烈;煤柱宽度为19 m时,煤柱内的应力集中程度大于实体煤侧,应力集中系数最高达到4.48;对沿煤层走向方向的采动应力演化规律分析结果表明：23204辅运顺槽前方的应力峰值随着23205工作面的推进而增大,煤柱侧应力峰值超前工作面25 m左右。研究成果为浅埋薄基岩煤层开采时的巷道布置、巷道支护以及煤柱宽度留设等问题的研究提供了理论基础。     

范各庄矿近距离煤层开采工作面巷道布置研究

为了保证范各庄矿7、8、9、12煤近距离煤层开采中上下煤及邻近工作面巷道支护稳定及优化采面布置,通过底板滑移线理论计算,得出上下层工作面巷道合理内错距离为2～3倍巷宽,12煤3125S面与上覆面间距较大,经受采动破坏较小,8煤2285S面和9煤3191S面受采动影响较大。UDEC模拟显示,7煤首采后形成显著的煤柱应力区,底层煤中峰值应力可达原岩应力的3～4倍,下层工作面巷道应内错避开布置,8煤至12煤开采可对上覆煤柱区大幅卸压,应力峰值为2～2.5倍原岩应力。临近工作面巷道采用6～12m煤柱,上下工作面巷道内错9.8～11.0m,实现了巷道和采面支护稳定,从而为近距离煤层工作面设计优化与衔接规划提供了关键依据。     

深部近距离保护层开采煤柱矿压显现规律

针对平煤五矿己16-17-23190回风巷在附近工作面回采中的矿压显现的规律,进行了现场实测和数值计算分析。监测数据显示,己16-17-23190回风巷煤柱中部区域存在6 m的应力降低区,应力降低幅度为60%,距离采空区边缘12 m。综合现场监测和数值分析结果,得知采动压力的超前影响距离为80 m,滞后影响距离为40 m,侧向影响距离为40 m,煤柱区域在采空区边缘0~12 m区域内为高应力集中区。综合分析结果,得知在平煤五矿己16-17煤层保护层采面布置时,煤柱宽度取值15 m较为合理。同时,在采掘布局时,需避开采动引起的高应力集中区,从而避免采动压力使掘进巷道产生严重变形。     

采空区煤柱下巷道加固技术

该文同煤集团四台矿在高应力集中采空煤柱下运用马丽散加固巷道,提高巷道支护质量,精采、细采受12#层上覆煤层小窑破坏的下部资源,提高了煤炭资源的回收率,延长了巷道和工作面的服务时间,缓解了衔接紧张的局面。总结了高应力集中采空煤柱下运用,马丽散加固巷道技术的经验,为类似工作面的巷道加固支护提供借鉴。