联合布置采区集中下山保护煤柱留设尺寸研究

为确定翟镇煤矿三采区集中下山巷道合理保护煤柱宽度,采用理论分析、UDEC计算机数值模拟的方法,分析了1401E工作面超前支承压力的分布规律,模拟了集中下山巷道在不同宽度保护煤柱条件下受采动影响的应力应变情况。最终确定合理的集中下山巷道保护煤柱宽度为20m,并且取得了良好的工程应用效果。     

极近距离不稳定煤层联合开采护巷煤柱宽度的探讨

运用理论计算和FLAC数值模拟的方法,对极近距离不稳定煤层联合开采护巷煤柱宽度进行了分析,根据采煤工作面侧向支承压力分布规律和经验公式,得出护巷煤柱的宽度必须大于14 m才能避免侧向支承压力峰值的影响的结论.由数值模拟得出,掘进对煤柱的应力分布影响相对较小,而采动对煤柱的应力分布影响较大.不同埋深的煤柱应力分布大小不同,埋藏越深煤柱应力越大;采掘对不同宽度煤柱的应力分布影响不同,煤柱越小,应力集中越大,煤柱越不稳定;而煤柱越大,应力叠加越不明显,煤柱越稳定.综合考虑各种因素,刘东煤矿西三采区护巷煤柱的宽度确定为15 m.     

二次采动下临空留巷冲击地压机理

针对二次采动影响下临空留巷冲击地压难题,从冲击启动的载荷源入手分析冲击地压发生机理,结果表明:二次采动影响之前,临空宽煤柱应力高度集中,二次采动作用下,工作面超前58m范围应力再次升高,应力集中系数2. 20～5. 39。煤柱内开掘硐室或联巷导致周围应力再次升高至1. 5～4. 2倍,并诱发低位高能级微震事件频发。在采空区侧向支承压力、二次扰动引起的超前支承压力和煤柱硐室周边集中应力的共同作用下,煤柱局部区段静载荷积聚至临界水平,回采扰动下动静载荷叠加后,达到煤柱冲击启动的载荷条件。     

迎采动面沿空掘巷合理煤柱宽度研究

迎采动工作面沿空掘巷受超前采动支承压力和侧向支承压力叠加的影响,巷道围岩应力增加,巷道产生大变形。结合下梨园矿工程地质条件,采用数值模拟计算的方法,对迎采工作面沿空掘巷煤柱的合理宽度进行研究。     

采动影响下区段煤柱合理留设研究

区段煤柱合理留设是保证工作面顺利接续的关键。以王楼煤矿七采区为工程背景,通过理论分析和数值模拟,对单、双侧开挖采动影响下不同宽度区段煤柱稳定性进行对比研究。得出:侧向支承压力在2种采动影响下随煤柱宽度不同其变化趋势基本一致,但双侧采动时侧向支承压力更大;2种采动影响下,煤柱应力集中程度基本一致,且随煤柱宽度的增加而增加,单侧采动时煤柱正上方覆岩基本完整,双侧采动时煤柱宽度大于3.0m其正上方覆岩才趋于完整;综合考虑资源回收和巷道稳定性,确定3.0m小煤柱可以满足工作面正常开采要求。     

综放工作面超前支承应力分布规律探究

北七采区3下7110工作面是田陈煤矿的主采工作面,该工作面受冲击地压威胁,特别装备了KJ21冲击地压在线监测系统,利用该系统监测煤体应力,预测预报冲击危险性,确定超前支承应力影响范围。     

文明煤矿采区下山保护煤柱合理尺寸计算研究

为了留设合理的采区下山保护煤柱,采用理论分析与计算机数值模拟两种手段展开研究,确定采区下山煤柱的留设准则,即在考虑双侧采动的前提下,尽可能将采区下山布置在原岩应力区内。并结合实际工程背景条件下,对采区下山保护煤柱的留设宽度进行计算,得到采区下山保护煤柱尺寸不小于33.8m,为了验证理论计算的合理性,采用计算机数值模拟,通过分析不同尺寸煤柱的支承应力峰值、塑性区分布范围与支承应力分布范围,最终确定40m宽的煤柱最为合理。     

孤岛煤柱条件下冲击危险工作面终采线位置优化设计

针对姚桥煤矿采区下山孤岛保护煤柱,工作面回采末期微震释放总能量、频次持续上升,现场冲击危险性增强的现象;基于理论分析和数值模拟分析了孤岛煤柱区应力分布形态及工作面开采前后煤柱区应力分布特征;结合工作面开采条件,优化了工作面终采线位置。研究表明:工作面回采前采区孤岛煤柱应力分布特征呈"马鞍形"分布,当工作面走向开采尺度大于920m时,煤柱区支承应力曲线由"马鞍型"逐渐向"单峰型"过渡,煤柱区应力集中系数从2.20升高到2.56。现场实践表明:工作面走向实际回采尺度900 m,比原设计停采线提前30 m停止回采,该工作面区段保护煤柱宽度由175 m增加至205 m,煤柱区应力呈"马鞍形"分布,有效保障了工作面安全生产,降低了采区保护煤柱区应力集中度,为后续工作面开采创造了有利条件。     

基于应力监测系统的工作面终采线确定方法研究

为了确保矿山下山巷道的安全，防治下山诱发巷道蠕变型冲击地压，在坚持资源节约有效利用的原则下，研究了蠕变型巷道冲击的机理，探索了应力在线系统分析超前支承压力影响范围并结合微地震监测岩层破裂范围确定合理终采线的方法。采用该方法并结合山东滕东煤矿3下109工作面的应力监测数据及微地震监测数据，确定了3下109工作面合理的终采线位置。     

上边界煤柱对下采场应力分布规律影响数值模拟

以鲍店煤矿六采区3#煤6204工作面为工程背景,采用理论分析和数值模拟的方法对下部采场的应力分布规律进行了研究,得出随着工作面不断接近煤柱边缘超前支承压力峰值会逐渐增加。工作面处于煤柱下时超前支承压力远远大于采空区下的支承压力,因此在有上层煤柱存在的情况下开采时要做好防冲预警和相应的预防措施,以防止冲击地压的发生。     

大倾角煤层多重扰动煤巷围岩应力分布规律

基于山西大远煤业有限公司1202工作面运输平巷大倾角煤层赋存条件,采用理论分析和数值仿真的综合研究方法,研究巷道在采空区侧向支承压力与超前支承压力叠加作用下的应力分布规律,并基于应力分析结果,提出合理的区段煤柱宽度。研究显示：在叠加压力作用强烈影响下,巷道围岩应力呈非对称分布特征,帮部集中应力与煤层底板侧向支承压力峰值影响范围贯通;侧向支承压力成为导致工作面超前支承压力非对称分布的主要因素,两者产生强烈应力叠加效应,形成典型多重扰动叠加应力环境;从减小巷道围岩应力非对称程度出发,并考虑煤柱与顶板和底板岩层的滑移破坏,建议山西大远煤业有限公司大倾角煤层区段煤柱宽度取值范围为6-12 m。     

区段小煤柱破坏规律及合理尺寸研究

为了防止煤柱冲击地压现象、改善工作环境并提高回采率,采用现场观测法,分析了沿空掘巷小煤柱以及工作面煤体内应力变化、超前支承压力的影响范围,以及小煤柱煤巷变形破坏规律,并通过数值模拟分析了4种不同宽度煤柱的塑性区变化范围．结果表明,煤柱的破坏情况受煤柱宽度影响较大．小煤柱外边缘,即临近上区段采空区部分受回采影响已基本呈塑性状态;内边缘即靠近本区段煤体部分,在距工作面4m左右开始进入塑性破坏状态;煤柱宽度在6～8m之间时中部存在一定范围弹性核．适合崔庄煤矿条件合理区段煤柱宽度应为6～8m．     

深部高应力双巷布置工作面煤柱宽度合理性研究

为确定深部高应力双巷布置工作面合理巷间煤柱宽度,提高巷道煤柱稳定性及资源回收率,以园子沟煤矿1022101工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟的研究方法,掌握巷道巷间煤柱应力分布规律,确定深部高应力巷间煤柱侧向支承压力分布特征,并采用FLAC3D数值模拟分析了工作面多次回采影响下的不同宽度(7m、10m、...     

大倾角厚煤层综采面回采对邻近煤柱和掘进面的影响研究

为了研究大倾角煤层综采面回采对区段煤柱和下区段工作面回风巷掘进面的影响,采用数值模拟和现场监测的方法研究了区段煤柱的应力分布、回采面对掘进面的扰动情况。研究结果表明,大倾角煤层工作面应力集中区域与缓倾斜煤层明显不同,煤柱受到的工作面与煤柱侧叠加应力并非均匀分布,靠近上区段侧的应力集中明显高于下区段侧;当前南山煤矿B8煤层大倾角工作面20 m宽区段煤柱能够保持稳定,通过弹性核理论计算其合理区段煤柱宽度为18.4 m;回采工作面与相邻掘进工作面相距218 m时开始相互扰动,两面之间的最大扰动影响发生在回采面越过掘进面46 m时。     

特厚煤层综放工作面防冲煤柱宽度优化

为研究强冲击倾向性特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度,对华亭煤矿250102工作面频发的冲击地压现象进行分析,发现250102工作面20m区段煤柱内存在着极易诱发冲击地压的应力条件,具有典型的煤柱型冲击地压特征。采用数值模拟和理论计算的方法对2501采区工作面区段煤柱合理宽度进行模拟计算。研究表明：当煤柱宽度为5m时,应力集中系数最低,为1.14,冲击危险程度较低|当煤柱宽度为20m时,应力集中系数达到最高,为3.40,冲击危险程度达到最大|当煤柱宽度为25m以上时,应力曲线由单峰转化为双峰,煤柱由小煤柱的屈服阶段进入到大煤柱的承载阶段,冲击危险程度在不断降低|理论计算得出适合2501采区工作面区段煤柱宽度为5.64m,与数值模拟结果较为吻合。2501采区后续工作面均采用6m宽的区段煤柱,经实践验证,该宽度的区段煤柱对华亭煤矿冲击地压的防治效果较好。     

松软煤层宽煤柱沿空巷道高应力显现规律及机理研究

结合藻渡煤矿N2103工作面发生的高应力显现规律,分析了高应力与工作面采动之间的联系;综合钻屑法和数值模拟法,共同分析了采动应力的影响区域,认为巷道经历的实体煤掘进阶段、极限平衡区阶段和采空区阶段3个阶段中,应力集中由超前支承压力和侧向支承压力共同作用;结合工程实践分析,造成高应力显现的力源主要来自于采空区侧向和超前采动应力的叠加影响,还受到工作面上方顶板的运移、垮断影响。基于理论分析及现场实测结论分析可知,藻渡煤矿N2103工作面回风巷动压载荷是由超前开采动应力、采空区侧向应力形成的宽煤柱弹性区的集中静载荷和采空区边缘覆岩活动引发的集中动载荷叠加而成。     

上保护层不合理布置对被保护层应力叠加影响效应研究

为了研究上保护层不合理布置导致被保护层开采过程中巷道围岩严重变形破坏的问题,采用现场调研、理论分析、数值模拟和矿压观测等方法,对中兴矿3203工作面上保护层开采后的影响效应进行了研究,结果表明:当上保护层遗留煤柱宽度为10~70 m时,其对被保护煤层造成叠加应力大小为13.7~18.1 MPa;当上保护层工作面宽度为75~125 m时,其对应理论垂直有效距离为30~52 m;上保护层布置不合理导致被保护层工作面采掘空间围岩受应力叠加影响而稳定性较差,而合理布置上保护层能够有效改善被保护层采掘空间围岩应力环境,确保矿井安全高效生产。     

临空区煤柱内布置巷道的顶板动压危险分析与控制对策

针对砚北煤矿2502采区250204上工作面回风顺槽与已回采的250205上工作面留设20 m煤柱,将造成250204上工作面回采期间冲击危险性增大和巷道掘进维护困难的现状,通过模拟分析留设不同宽度煤柱及煤柱卸压前后的应力云图和煤体支承压力曲线,确定了250204上工作面安全回采的巷道布置方法和新掘巷道留设煤柱的合理尺寸,实现了巷道的安全施工,为以后采区的布置和煤柱的留设提供了参考。     

采动作用下巷道群稳定性的现场监测研究

为了解开采过程中工作面支撑压力分布规律及其对巷道群的影响,采用ZYJ型刚性钻孔应力传感器和"十字法"对新庄矿工作面侧向支撑压力进行了观测。结果表明:煤柱应力的变化沿走向可以分为应力稳定区、应力缓慢升高区、应力明显升高区和应力降低区;现场留设240 m煤柱并不可取,造成了煤炭资源浪费。该结果对于新庄矿暗斜井保护煤柱的留设具有一定的指导意义。