不规则孤岛工作面应力演化数值模拟

不规则孤岛工作面是在井田边界、工作面接续不合理等因素的共同影响下产生的，针对受邻近采空区支承压力以及构造应力作用，不规则孤岛工作面回采期间动压显现异常且频繁问题，以某矿203孤岛工作面为工程背景，采用FLAC^3D数值模拟软件对203工作面回采期间垂直应力分布及演化以及工作面拐角煤柱前后方采动应力变化规律进行探究，分析了在开采扰动作用下，工作面“拐角煤柱处”区域应力场以及位移场的动态演化特征。结果表明，相较于规则工作面，不规则工作面回采至“拐角煤柱”处，垂直应力存在阶梯式跃升趋势，应力跃升值为8.62 MPa,垂直应力峰值最易出现在工作面“一次见方”以及“二次见方”阶段，所得结论可为不规则孤岛工作面回采期间冲击地压针对性防治提供参考。     

孤岛工作面近断层开采保护煤柱合理宽度留设

综合运用数值模拟、理论分析及现场实测等手段,研究了孤岛工作面近断层开采时保护煤柱采动应力分布规律。结果表明:保护煤柱宽度为35m时,采动峰值应力均向近工作面处移动;煤柱留设45m时为临界宽度,采动应力出现跳跃式增长,大于临界宽度时采动应力增幅较小。     

硬厚覆岩正断层附近采动应力演化特征

硬厚覆岩断层影响下采动应力出现奇异性。采用三维数值模拟方法,研究了工作面向正断层推进、上盘工作面沿正断层布置的采动应力演化特征。研究表明:断层显著削弱了硬厚覆岩的采动应力传播,应力阻隔效应十分突出,顶板断层带处于低应力状态,底板断层带处于应力集中状态。上盘工作面向正断层推进时,工作面与断层之间覆岩呈"倒楔形",采动应力高,是灾害防治的重点区域;断层外侧覆岩呈"楔形",采动应力低于原岩应力。下盘工作面向正断层推进时,断层两侧采动应力不高。在断层带影响下,工作面端头外侧煤体上形成强承载区。上盘工作面沿正断层走向布置时,在断层煤柱和工作面前方形成高应力集中区,回采巷道采动应力集中突出,是重点治理区域。     

孤岛工作面冲击地压监测与防治技术

本文针对孤岛工作面冲击地压提出了监测方案以及防治技术措施。通过对巷道布置在孤岛工作面不同位置时的冲击地压危险性进行分析,确定孤岛工作面回采巷道布置位置。采用设计合理的推采速度,在不规则区域或高应力区实时降低推进速度,利于能量的有序释放,可降低冲击危险性。提出了间歇式开采,确定了间歇式开采的解危手段,为冲击地压的防治提供可靠的依据。     

松软煤层采动应力动态分布规律研究

基于现场原位监测及三维数值模拟,研究了高突松软煤层采动应力动态分布规律。结果表明:随着采煤工作面的推进,工作面顶板出现垂直向下的卸载膨胀变形,引起顶板的离层、冒落;工作面回采后,垂直应力在工作面前后出现应力集中现象,且随着工作面的向前推进,应力集中位置前移,垂直应力逐渐减小;工作面前方形成的支承压力最大值发生在工作面中部前方,应力集中系数K为2.5。采动应力现场监测结果表明:煤层支承压力可划分为卸压区、应力增高区和原岩应力区,在工作面前方15～25 m处达到峰值,监测结果与数值模拟结果基本吻合。研究成果揭示了南方浅埋松软煤层应力集中区采动应力的动态变化规律,可为类似矿井的灾害防治提供借鉴。     

孤岛工作面回采合理煤柱宽度研究

针对孤岛工作面开采时两侧煤柱应力集中问题,以山东能源协庄煤矿401工作面为研究对象,通过数值模拟和现场实测研究了孤岛工作面回采时煤柱采动应力和塑性区分布特征。模拟结果表明：当煤柱宽度由10 m增加至40 m时,相邻工作面两侧高应力区范围以及对大巷应力分布的影响逐渐减小,最大水平应力分别降低了13%、10.5%和6.2%;煤柱宽度为10 m和20 m时,煤柱出现塑性破坏失去承载能力;煤柱宽度为30 m和40 m时,煤柱两侧出现塑性破坏,中心未出现塑性破坏,仍具有承载能力;基于模拟结果,确定合理煤柱宽度为30 m,现场监测结果表明,该煤柱宽度可以实现孤岛工作面的安全回采。     

张双楼煤矿不规则综采工作面超前支承应力演化规律研究

为了研究张双楼煤矿不规则综采工作面超前支承应力的变化规律,采用FLAC3D数值模拟软件,对7201工作面的超前支承应力变化进行研究.结果表明,工作面回采产生的采动应力影响范围分为2个阶段,在超前工作面0～5 m范围为剧烈影响期,在50～80 m范围为稳定期.同时,7201工作面超前支承应力在7煤走向的影响范围为0～50...     

深部特厚煤层强采动巷道围岩综合应力场演化及支护对策

以麻家梁矿4号特厚煤层强采动巷道支护为背景,采用现场实测、数值模拟方法分析了14103辅运副巷在相邻14102工作面回采过程中的原岩应力场、采动应力场和支护应力场构成的综合应力场演化规律。原岩应力测试结果表明:麻家梁矿4号煤层顶板岩层原岩应力从量值上属于高应力,原岩应力方向为N30.6~52.1°W;基于原岩应力,分析得出采动应力从14103辅运副巷与14102回采工作面相交开始到滞后工作面50m的空间范围内急剧增大,滞后工作面150m后,巷道围岩采动应力逐步趋于稳定;现场实测发现支护应力的变化趋势与采动应力变化趋势总体一致,由于煤柱的影响,14103支护应力的显著增加从空间上略微滞后于采动应力的显著增加;锚杆锚索的预应力越高,其受力越稳定;预应力较低时,受采动影响其内部支护应力变化更剧烈。基于原岩应力、采动应力及支护应力分析结果,提出了14103辅运副巷的支护对策,现场监测结果表明14102工作面回采后,巷道断面收缩率仅为8.8%,完全满足了巷道的运输通风需求。     

不规则孤岛工作面开采矿震活动规律研究

以徐庄煤矿7197不规则孤岛工作面为研究对象,采用数值模拟方法,系统分析了7197工作面回采期间采场应力的演化规律,并结合不同回采阶段下4次方以上能级矿震的活动规律,分析得到以下结论:工作面回采前高应力集中主要发生三角煤柱边角区域,应力集中程度约为原岩应力的2~3倍;数值模拟分析得到材料道侧煤体应力集中程度要高于溜子道,但实际受断层构造和工作面孤岛结构的影响,溜子道的冲击危险性可能更高;通过大能量矿震活动规律分析可知,回采期间断层构造的影响是冲击危险防治的重点;大能量矿震显现区域与模拟高应力区呈现很好的对应性,回采期间应针对高应力区及时进行卸压解危。     

断层带强度对采动应力影响的数值模拟

以工作面沿断层走向推进为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件,根据岩体强度指标GSI确定断层带弹性模量,并分析了不同断层带岩体强度指标GSI条件下,断层带对采动应力分布的影响。研究表明:工作面沿断层走向推进时,下盘工作面断层煤柱以及工作面超前支承应力集中较上盘工作面回采时更高,断层对下盘工作面回采时采动应力分布的影响更明显。断层带岩体质量指标GSI值越小,断层煤柱以及工作面超前支承应力集中更明显,即断层岩体裂隙越发育对采动应力的阻隔作用越强。     

不同推采速度下孤岛工作面应力场变化的模拟研究

不同的推采速度会加剧采掘区域的应力集中程度并造成巷道围岩系统失稳及破坏灾害。以济宁二号矿93_下05孤岛工作面为研究对象,开展对不同推采速度下孤岛工作面应力分布及变化规律的数值模拟,确定工作面不同区域的合理推采速度。研究成果对基于预防冲击地压角度合理工作面的安全推采速度具有重要的参考价值和理论指导意义。     

孤岛不规则工作面开采技术实践

就孤岛不规则综采工作面开采技术进行探索,形成"回采—抽架—支护—回采"作业循环模式;除采取常规瓦斯治理措施外,对工作面回风巷外段密闭实施密闭探老巷抽放方法;比对层间距与巷道围岩变化关系,改变支护方式。通过技术研究、应用,成功解决了孤岛不规则工作面抽架、瓦斯涌出、巷道变形等制约安全生产的难题。     

神角煤矿孤岛工作面回采巷道合理位置研究

以神角煤矿2307孤岛工作面为工程背景,采用理论分析、现场测试、数值模拟等研究方法,对孤岛工作面回采巷道的合理位置进行了研究。开展了巷道围岩地质力学评估研究,分析了围岩岩性及顶板岩层组合情况、顶板破坏情况;讨论了2307孤岛工作面的区域应力场特征,主应力峰值位于采空区侧方5 m范围,主应力方向和比值均随工作面开采推进而变化;获得了不同煤柱尺寸下回采巷道围岩塑性区的形态特征与演化规律,综合确定煤柱尺寸为20 m。在上述分析的基础上,提出了柔性支护方案并进行了工业性试验,能够保障顶板稳定。研究成果能够对其他地质条件相似的孤岛工作面回采巷道的围岩稳定控制起到一定的指导和借鉴作用。     

不规则孤岛工作面开采可行性研究

基于孤岛工作面回采过程中,工作面矿压显现强烈、顶板来压强度大等情况,通过对孤岛工作面开采应力和液压支架阻力计算、巷道布置方式研究,提出了矿压控制方法,为不规则孤岛综采工作面的成功开采提供了依据。     

坚硬顶板“孤岛”工作面冲击地压综合防治技术研究

根据耿村煤矿12230特殊空间结构体”孤岛“工作面的实际情况,通过理论分析及相同条件下冲击地压事故案例综合分析,判定该工作面冲击危险程度较高,易造成工作面及两巷的冲击,提出控制工作面回采速度、加强工作面上下端头及两巷超前加支护措施和大直径深孔卸压、煤层注水、断底爆破、监测等综合防治冲击地压技术方案。结合防治冲击地压监测数据,通过应力、微震等监测结果分析表明,采取措施后,工作面回采过程中日均微震频次与日均释放能量均有所下降,不规则煤柱影响区域应力得到明显降低,工作面实现了安全回采。     

高承压野青工作面矿压显现与水压力变化关系研究

九龙矿15449S综采工作面位于矿井北五采区,该区域开采条件复杂,该采面与普通采煤工作面采动应力的主要差别是顶板,因坚硬顶板不易破断,周期来压强烈,且处于高承压水上,采动应力变化规律不明显。工作面在开采过程中来压时间间隔最小3 d,最大36 d;来压步距间隔最小2.85 m,最大17.4 m。来压时间和步距都很不规律,难以准确预测。针对这一问题,通过分析15449S工作面回采期间工作面山伏青观测孔水位及矿压之间的关系,找出矿压与水压之间的变化规律,为今后野青工作面顶板来压预警和安全回采提供了经验。     

深埋复杂不规则孤岛工作面冲击矿压机制研究

为研究大埋深下不规则孤岛工作面开采对冲击矿压的影响,基于覆岩空间结构理论,分析了某矿3112孤岛工作面覆岩结构及其大尺度破断运动对工作面煤岩体的影响,并根据掘进期间微震监测对孤岛面的回采进行冲击危险的动态评价。通过理论分析与数值模拟,从煤岩体静载应力和动态破坏2方面分析孤岛煤柱诱冲机制。基于能量守恒定律,研究了主关键层破断瞬间覆岩稳定性和能量释放、转化过程,主关键层的破断运动对工作面矿压显现影响剧烈。数值计算分析了不同开采尺度对孤岛面冲击的影响,随着开采尺度的增大,煤体的静载应力峰值逐渐升高并接近临界应力,冲击危险程度升高。最后基于动静载组合诱发孤岛煤柱冲击机制,探讨了孤岛面冲击矿压防治措施。现场实践表明,钻孔卸压和顶板预裂爆破有效地控制了高能量震动事件的产生。     

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。     

孤岛工作面采动电磁辐射响应规律研究

梁北煤矿11061工作面是一个典型的孤岛工作面,且其他邻近工作面多次出现过动力灾害,因此,在111061工作面回采过程中,进行了电磁辐射监测,分析了回风巷、胶带运输巷和工作面回采初期和中后期的电磁辐射变化规律,发现回采初期电磁辐射水平整体较低,中后期工作面进入全孤岛开采,电磁辐射水平较高;电磁辐射随时间响应能明确反映周期来压过程,周期来压之前,电磁辐射持续升高,顶板断裂,压力释放,电磁辐射随之降低。     

双煤层不规则煤柱应力—能量演化规律及防冲技术研究

煤矿开采遗留煤柱区域往往是高应力和能量聚集区,多煤层开采条件下,当上部遗留煤柱与工作面煤柱重叠时,多重应力作用下煤柱区应力分布及能量演化更为复杂,工作面回采过程中易发生动力现象.以某矿双煤层开采遗留不规则煤柱区开采为背景,采用数值模拟和工程实践等方法,研究了工作面开采过程中煤柱区的应力分布、能量演化规律,建立了不规则煤...