浅埋煤层房式采空区下开采煤柱稳定性研究

房式采空区煤柱留设状况复杂,房柱及隔离煤柱结构的失稳对下位煤层回采工作面造成严重影响,为掌握浅埋煤层房式采空区下开采的矿压显现特征,确保煤矿安全生产,以石圪台矿2~#、3~#煤层为工程背景,通过理论分析和数值模拟方法,揭示了2~#煤层6 m×8 m房柱和20 m隔离煤柱带的应力场分布特征以及下位回采工作面过房式采空区的围岩应力特征和塑性区演化规律。结果表明:在2~#煤层房式采空区6 m×8 m房柱失稳结构下,3~#煤层应力处于卸压状态,应力降低16%;3~#煤层在开采过程中,超前支承压力最大峰值均处于2~#煤层留设20 m隔离煤柱及房柱失稳区域下方。     

近距离煤层下位煤层巷道内外错布置及应力分布规律研究

针对近距离煤层开采过程中下位煤层回采巷道受上位煤层开采影响煤柱应力集中、巷道支护困难等问题,以山西焦煤集团西铭矿８＃ 煤和９＃ 煤两层近距离煤层为研究对象,通过对比内错布置与外错布置的优缺点,提出了一种内外错相结合的回采巷道布置方式,并分析了煤柱宽度和巷道偏移距离对煤柱下巷道围岩变形的影响.研究结果表明:内外错相结合的巷道布置方式减小了巷道变形量,保证下位煤层安全高效开采;随上位煤层煤柱宽度增加,煤柱下巷道围岩变形量逐渐减小,结合现场工况计算得到煤柱宽度以４０m 为宜;位于上位煤层煤柱下方的巷道围岩应力呈不对称分布,巷道的合理位置位于煤柱正下方左偏２m 处,此时巷道顶板及两帮的应力分布基本对称.研究结果能够为近距离煤层下位煤层的巷道布置提供参考依据.     

某矿近距煤层回采巷道围岩控制研究

为研究某矿近距煤层回采巷道围岩控制方法,针对某矿近距煤层遗留煤柱下伏的2~#煤回采巷道围岩变形大、难控制等特点,通过理论计算和数值模拟,研究了1~#煤回采后的遗留煤柱对其下伏煤岩体的应力影响范围,确立了遗留煤柱下伏2~#煤层回采巷道合理布设位置,优化了巷道支护方案,并对优化前后的现场监测数据进行了分析。研究结果表明:①煤层遗留煤柱向下伏煤岩层传递的应力以煤柱中心线为中心呈对称分布,由浅至深,传导应力逐渐降低,且随着应力衰减速度变缓,衰减范围逐渐增加;②在下伏煤层中布置巷道时,应尽量将巷道布置在遗留煤柱扰动应力影响范围外;③巷道围岩支护方案应综合煤岩力学性质和围岩应力环境来制定。     

大埋深高应力近距离煤层下位煤层回采巷道布置方案优化

针对大埋深高应力近距离煤层下位煤层巷道布置问题,通过分析上位煤层回采后围岩应力分布规律,对下位煤层巷道不同的布置位置进行了对比研究,选择下位煤层工作面跨上位煤层相邻工作面煤柱布置的最佳方案。运输巷和回风巷有效避开了高应力区,取得了良好的支护效果,加快了工程进度,缓解了采掘接替紧张局面。     

煤柱支承压力影响下巷道围岩控制技术

上位煤层回采后留下的残余煤柱会在下位煤层造成应力集中带。在布置巷道时候,传统的做法的避开并保持一定水平距离。然而有些巷道不可避免的布置在煤柱下方,这就给巷道围岩控制带来了难题。为此,以山西龙门塔煤矿为工程背景,采用Flac3D分析了煤柱引起的区域应力场和位移场分布特征,具体研究了煤柱正下方9205运输巷的围岩控制思路和技术。为类似条件下巷道围岩控制提供了借鉴依据。     

近距煤层群下部煤层回采巷道布置研究

近距煤层群开采工作面间易相互作用,下部采场围岩力学环境复杂,巷道布置要求高,合理布置回采巷道是下部煤层高效开采的关键。为解决下部煤层回采巷道布置难题,综合采用现场实测、数值计算、理论分析等手段,对下部煤层回采巷道松动圈范围、巷道布置影响因素、巷道布置参数等进行研究,研究结果表明:近距煤层群下部回采巷道布置的主要影响因素为上部采场残余煤柱承载、上部采空区水及同煤层采动作用;残余煤柱承载形态呈现为马鞍状,煤柱承载会向底板岩层转移,并于煤柱附近底板岩层中发生应力集中,应力强度与距煤柱距离呈负相关性;下部煤层同煤层临近采场采动促使拟布置巷道围岩承压整体呈现出"升高-降低-升高-降低"的分布特征,且上下采场采动作用易叠加;近距下部煤层回采巷道布置的关键是兼顾上、下煤层采动影响,合理设计工作面间煤柱宽度。     

下位特厚煤层回采巷道合理布置分析

近距离煤层群开采中,由于下位煤层受上位煤层采动影响致使煤层开采中呈现特殊的矿山压力显现.如何安全有效地布置下位煤层巷道不仅是确保工作面安全高效开采的关键,更是提高煤矿效益的核心.针对国投塔山煤矿上位煤层开采残留煤柱下特厚煤层回采巷道合理布置难题,本文采用理论分析、实验室试验及数值模拟等综合研究方法对下位煤层巷道合理布置位置进行分析,得到以下结论:通过力学测试得到巷道顶底板煤岩体物理力学参数,为理论分析及数值模拟提供了强有力的数据支持;通过理论分析及数值模拟计算,研究了残留煤柱载荷作用下底板煤岩体中的非均匀应力分布规律;通过分析下位煤层回采巷道合理布置方案,确定下位3—5号特厚煤层巷道布置采用内错距25m的方式为最佳布置方式.     

极近距离下位煤层回采巷道合理布置及围岩控制技术研究

针对极近距离煤层回采巷道维护困难的问题,结合山西登茂通矿具体地质条件,采用理论计算和UDEC数值模拟相结合的方法,研究了3106工作面回采巷道合理布置及围岩控制,2~#煤残留煤柱下方11m范围内底板应力呈不均匀分布特征,受剧烈的非均布荷载影响下位煤层巷道顶板和巷帮易发生局部过度承载而破坏;距残留煤柱边缘15m范围内的巷道变形破坏具有显著差异性,距残留煤柱中心越近,巷道围岩破坏越严重,稳定性越差,极近距离下位煤层回采巷道布置应避开应力增高区和高水平应力的应力降低区;合适的锚杆(索)支护结构可有效抑制围岩损伤裂隙的增加并使围岩趋于稳定。3106工作面回采巷道实践表明:回采巷道布置在距残留煤柱边缘15m处并采用高强度锚杆(索)关键部位协同支护方案,可减小残留煤柱底板应力影响,有利于保持巷道围岩整体稳定性。     

近距离煤层群采空区下回采巷道合理布置研究

近距离煤层群下行开采中,上位煤层开后造成下位煤层采场围岩力学环境发生改变,回采巷道的合理布置是下位煤层安全高效开采的关键。因此,本文以甘沟煤矿为工程背景,采用理论分析、数值计算、现场实测等手段,对上位煤层开采后,残留煤柱对底板影响进行分析。研究结果表明:利用滑移线理论确定B4-2号煤层开采后对底板影响的最大深度为18.7 m,选取内错式布置,内错距不小于6.03 m;采用UDEC数值模拟软件对B4-2煤层的残留煤柱下方底板应力分布规律分析,得到煤柱影响下的底板应力演化特征,煤层开采后残留煤柱造成底板破坏深度达20 m左右,理论部分计算符合;通过对不同内错距下塑性区域分布进行分析,得到内错距为15 m时,对下位煤层的影响最小。     

近距离煤层下位煤层回采巷道支护技术

为了解决近距离煤层下位煤层回采巷道围岩维护的难题,以平煤四矿已16-17-23140工作面为背景,采用理论分析、数值模拟及工程实践相结合的方法对平煤四矿近距离煤层下位煤层回采巷道围岩控制技术进行研究,通过对煤柱底板应力分布力学模型进行分析,掌握了采动应力分布及传递规律,提出了以锚网索联合支护为主、注浆锚索补强支护为辅的联合支护方式。工业性试验表明,提出的回采巷道联合支护方式对近距离煤层下位煤层回采巷道围岩控制效果良好,巷道整体维护状况良好。     

上覆近距离遗留煤柱影响下采掘工作面应力场分析

为研究近距离上层遗留煤柱对下伏煤层工作面开采的影响,现以73_下29工作面为研究对象,根据近距离煤层的实际开采条件,采用理论分析和数值模拟方法研究上层遗留煤柱对下伏煤层工作面采场应力的影响。研究表明：近距离煤层在开采过程中,上层遗留煤柱下方会产生较大的应力集中现象,通过对遗留煤柱影响区域进行数值模拟可知,上层遗留煤柱对回采工作面的巷道围岩应力分布有较大影响。因此,在开采下层工作面时要选择合理的巷道布置参数,加强煤柱影响区的支护强度和矿压监测力度,同时加强人员的安全管理,以保证近距离煤层下伏煤层开采时的有效管理和安全回采。     

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。     

大采高工作面回采巷道布置层位选择及差异性分析

为了确定厚煤层大采高工作面回采巷道在煤层中的合理层位,提高煤层巷道围岩控制的可靠性,通过理论分析和数值模拟,研究了同等支护条件下在不同层位(沿顶掘进和沿底掘进)回采巷道的支护与围岩的相互作用效果。结果表明:在巷道高度小于煤层厚度的大采高一次采全厚综采工作面条件下,工作面回采巷道沿煤层顶板掘进与沿煤层底板掘进相比,巷道围岩控制更可靠,顶板更容易维护,可适当降低巷道顶板的支护强度。研究结果对优化大采高工作面回采巷道位置、有效控制巷道围岩、节约支护成本具有一定现实意义。     

深井动压巷道围岩控制研究

以深井受2次回采动压影响14103辅运巷为研究背景,通过围岩地质力学测试及2次工作面回采动压影响下煤柱内部应力观测,得出巷道受上区段工作面采后及本工作面超前采动应力影响较大;留设55m煤柱,并采取适当支护方式,可有效控制巷道围岩变形,保证矿井安全生产。     

近距离下位煤层回采巷道合理布置

为了得到近距离下位煤层回采巷道合理步距,理论分析了己15煤层回采过程中采场支承压力与底板损伤特征;数值模拟了己15煤层底板应力时空演化规律、下位煤层巷道合理位置以及巷道应力与位移分布特征。研究得出,理论计算得到己15煤层回采后底板被动应力区域边界长度为106 m,揭示了己15-31040工作面、己15-31020工作面、己15-23160工作面依次开采时煤柱下方底板应力峰值由6338 MPa减小至5463 MPa、然后无明显变化的特征;结合底板被动应力区域边界长度、煤层与顶底板摩擦系数、煤柱压力影响角、煤炭资源回收率、安全掘进等因素,巷道采用外错上位煤柱25 m的布置方式,该布置方式下巷道处于低应力环境的特性,且可为巷道围岩控制提供一定的参考依据。     

近距离下位胶带顺槽的合理位置确定

针对山西某矿下位煤层巷道变形严重的问题,结合3905工作面生产地质条件,运用FLAC3D有限元软件建立数值计算模型,对相邻煤层群工作面采动影响下的下位煤层回采巷道的布置位置进行了围岩破坏机理分析,使得巷道位于应力降低区内,进而确定了下位煤层回采巷道的合理位置。工业性试验表明,改变下位煤层巷道的位置,可以明显降低巷道围岩变形程度,减少巷道维护返修成本。     

采空区煤柱下回采巷道合理布置位置模拟分析

针对寺河矿二号井15#煤层上部采空区遗留煤柱下回采工作面巷道布置,在地质力学原位测试的基础上,采用有限差分数值计算软件FLAC3D软件,分析了3种不同布置方式下巷道开挖后应力场分布及围岩变形特征。分析结果表明,回采巷道与上部煤层遗留煤柱内错布置时,受上部煤层采动影响较小,现场监测结果表明,内错60 m布置时,巷道变形量得到有效控制,有利于保持煤柱围岩的稳定性。     

综放工作面煤层及围岩破坏特征的采厚效应

综合采用数值模拟、相似材料模拟和现场实测的方法,着重研究采厚变化对综放工作面煤层及围岩破坏特征影响规律。研究表明:工作面煤层及顶煤的破坏范围与采厚成非线性正比,即煤层和顶煤的破坏范围随着采厚的增大而增加;工作面前端煤层破坏最为发育,同一采厚顶煤中的破坏范围明显大于工作面内煤层的破坏范围;采空区煤柱侧巷道破坏区明显大于工作面实体煤侧巷道,且留设的窄小煤柱临近工作面全部进入破坏状态,因此综放工作面回采巷道稳定性应从控制变形角度重点加强采空区煤柱侧的巷道支护。     

区段煤柱下综采工作面顶板控制

为了确保区段煤柱下综采面安全回采,分析了近距离煤层开采中,上煤层开采后遗留煤柱对下煤层工作面的影响,包括孤立大煤柱对下煤层工作面的影响。提出了上煤层回采完成后爆破孤立大煤柱,同时调斜综采面、缩小工作面长度、加快工作面推进速度等技术措施,确保综采面生产安全。研究结果表明,采取的改进措施能够控制煤柱下工作面顶板,确保回采安全。     

沿空动压巷道围岩弱结构控制技术

针对沿空动压巷道在上区段工作面回采,即受到第一次采动影响时的围岩变形破坏特征,分析巷道围岩尤其是围岩弱结构体(护巷煤柱)的破坏失稳机理,并根据现场试验情况,研究沿空动压巷道在第一次采动影响(上区段工作面回采)时的围岩弱结构的控制机理,提出合理的围岩弱结构控制技术与方法,为类似条件下巷道的支护与维护提供参考、借鉴。