布尔洞矿浅埋煤层开采方案模型实验研究

为了确定布尔洞煤矿浅埋煤层开采的初次来压步距和周期来压步距,确定合理的开采方案,进行了四架次的相似材料模型实验。实验结果表明,初次来压步距达48 m,矿压显现剧烈,顶板垮落时动载效应明显,工作面支架有被压垮危险。工作面在推进过程中留设条带散体煤柱可降低初次来压和周期来压强度。分别模拟了采21 m留12 m煤柱、采12 m留4 m煤柱、采20m留8 m煤柱等3种留设条带散体煤柱的开采方案,在综合考虑回采率与工作面安全的情况下,采20 m留8 m煤柱为方案较好。     

常乐堡煤矿刀柱式开采煤柱稳定性研究

针对常乐堡煤矿刀柱式开采合理采留比留设的问题,通过理论分析,数值模拟和物理模拟研究该矿刀柱式开采条件下煤柱的稳定性。研究结果表明:常乐堡煤矿现用的"采10留8"开采方案不能满足煤柱长期稳定性要求,数值模拟宽度8m的煤柱全部进入塑性破坏,物理模拟实验中同样发生了煤柱群失稳现象;常乐堡煤矿刀柱式开采采宽10.0m时,留宽至少为10m,在"采10留10"的模拟方案下煤柱弹性核区率为50.0%,大于榆阳地区现场统计的煤柱长期稳定性31%的弹性核区率,煤柱应力分布呈平缓的马鞍形,可以保持长期稳定。     

刀柱式开采煤柱稳定的数值模拟研究

针对西部中小型煤矿房柱式开采引发矿震、造成地表大面积塌陷问题,改用刀柱式开采以实现煤矿安全绿色开采,采用理论分析和数值模拟方法就十八墩煤矿刀柱式开采合理方案进行研究,结果表明:十八墩煤矿工作面采高6 m、采宽9 m时,对应的留设煤柱宽度至少为15 m,保证煤柱永久稳定;工作面推过刀柱72 m时,煤柱塑性区宽度达到极限,此时煤柱的弹性核区率达到46%以上。     

大采高综采工作面区段煤柱宽度优化

为最大限度地开采煤炭资源,减少区段煤柱的留设宽度,文章以斜沟煤矿18104和18106大采高综采工作面区段煤柱的留设为背景,通过理论分析与数值模拟的方法,分析了不同宽度区段煤柱的破坏范围及垂直应力分布特征,优化了大采高综采工作面区段煤柱的留设宽度,主要得到如下结论：理论计算得到两侧采空条件下和一侧采空区条件下煤柱的破坏范围分别为16.54m和5.61m,理论确定区段煤柱的合理留设宽度为20m;数值模拟结果表明,区段煤柱的留设宽度由30m减小至20m时,煤柱留设由“宽煤柱”向“窄煤柱”转变,煤柱破坏范围由16m减小至13m,变化不大,且煤柱中部仍存在一定宽度的弹性核区,同时,煤柱受到的最大垂直应力增长5.54MPa,并未超过煤柱的极限承载能力,煤柱仍具有一定承载能力;最终确定18104工作面与18106工作面之间区段煤柱的合理留设宽度为20m。     

不同覆岩浅埋深煤层旺采工作面矿压规律研究

为保证浅埋深煤层旺采工作面安全高效回采,通过现场观测及理论分析的方法,对不同覆岩旺采工作面的矿山压力显现规律进行观测分析,同时对大柳塔矿和哈拉沟矿旺采工作面采取煤柱优化后的矿山压力显现规律进行了研究.结果表明:平巷护巷煤柱留设10 m能够保证工作面安全回采;刀间煤柱留设0.5m能够起到辅助连续采煤机割煤、装煤的作用,但不能达到支撑上覆岩层载荷的作用;支巷间留设2.0m煤柱能起到支撑顶板的作用.薄松散层厚基岩旺采工作面采空区覆岩易形成大拱结构,其上覆岩层载荷重新分布并作用在开采区段四周的隔离或保护煤柱上,其下部小结构的岩层载荷作用在旺采工作面区域所留设的煤柱上,矿山压力显现特征不明显.     

不同采留比条带开采底板应力特征研究

为了预测条带开采工作面底板突水和煤柱尺寸合理留设情况,建立了底板应力计算模型,并以淄博矿区埠村煤矿为例,应用解析法对条带开采条件下煤柱底板岩层应力应变规律的分布进行研究,改进了开采方案,结果表明:不同采留比条件下煤层底板采动变形破坏程度存在明显差异,采20 m留20 m的开采工艺较安全,回采率可提高7%。     

刘河煤矿采动影响下覆岩破坏高度的相似模拟

为了确定刘河煤矿13021工作面开采对覆岩破坏高度的影响和防砂煤柱的留设,采用实验室相似材料模拟试验,分析了13021工作面推进过程中,其上覆岩层的破坏高度的动态演化过程。通过对不同剖面的相似模拟发现,在13021工作面一次采全高平均采厚2.7 m,上覆岩层垮落带最大高度为16.1 m,模拟结果对于防砂煤柱的留设具有一定的参考价值。     

中厚煤层区段煤柱合理留设宽度分析

工作面开采过程中区段煤柱合理留设宽度对矿山提高回采率及巷道围岩稳定性具有重要作用。以彬长矿区某矿综采工作面区段煤柱留设为研究背景,通过区段煤柱宽度理论计算,得出煤柱宽度为7.9～9.8 m。利用数值模拟方法分别对8 m、10 m、15 m煤柱宽度条件下工作面开采过程中的煤柱垂直应力、水平应力和位移进行研究,发现从平衡应力场状态出发,留设8～10 m宽度煤柱以确保应对较长时间尺度下煤岩体非塑性状态的蠕变和流变;而从平衡后的位移场出发,选择留设8 m煤柱即可满足其变形很小且有一定有效宽度并处于良好弹性状态,同时能够发挥其对顶底板岩层的支承作用和对巷道的保护作用。综合分析相关结果并应用于工程实践中,得出了区段煤柱合理留设尺寸,为类似条件下区段煤柱的留设提供了依据。     

深部厚煤层开采底板大巷保护煤柱尺寸研究

以丁集矿1282(3)工作面现场地质开采条件为基础,通过理论分析和现场观测,研究了深部厚煤层开采采动影响范围,提出了丁集矿西一13-1采区合理的保护煤柱留设尺寸,并为类似条件下工作面开采提供一定的参考。研究表明:1282(3)工作面采动影响范围为180 m左右,西一13-1轨道大巷为采动敏感型巷道,西一13-1采区工作面留设180 m左右的保护煤柱较为合理。     

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。     

村庄下厚煤层二次条带开采参数分析

结合某矿大埋深、厚煤层实际情况,对不同二次条带开采方案通过关键层理论分析、FLAC3D数值模拟和"winsufer6.0"地表移动变形研究,确定了建筑物下二次条带开采参数为:采宽60m,留宽80m,在此参数下开采,留设煤柱稳定性好,资源回收率高。     

区段煤柱留设合理宽度FLAC3D数值模拟研究

本文以河北某矿6#煤实际开采情况为背景,通过采用FLAC~(3D)数值模拟方法对留设不同宽度区段煤柱时,煤柱内应力和位移分布、煤柱宽度与巷道围岩稳定性进行了分析,得出了工作面间需留设合理煤柱宽度范围,在此基础上,结合矿井实际情况,确定采用留设6m区段煤柱方案,并进行了工业性试验。通过观测发现随着工作面的不断回采,巷道围岩先后经历无采动影响阶段、采动影响阶段以及采动影响剧烈三个阶段,巷道围岩处于可控范围之内,满足生产要求,这与按经验需留设15m区段煤柱相比,减少了煤炭损失,提高了采出率,同时本文的研究对类似条件下区段护巷煤柱的留设具有指导和借鉴意义。     

基于FLAC数值模拟冲击地压矿井条带开采煤柱宽度研究

基于采区地质条件建立FLAC数值模型,模拟冲击地压矿井采区条带开采。对比分析工作面采90m留60m煤柱与采120m留80m煤柱两种条带开采方案的应力分布、位移变化及煤柱塑性变化的情况。研究结果说明适当的大采留比有利于减小煤柱的应力集中系数,缓解工作面的防冲困难,同时大采留比减少了掘进工作量,节约开采成本。     

复采煤层末采煤柱合理留设宽度研究

为优化煤柱留设宽度,提高采区煤炭采出率,确保工作面的回采推进速度,结合薛虎沟煤矿2-106工作面实际开采条件,运用理论分析与数值模拟相结合的方法对2-106B工作面停采护巷煤柱尺寸进行研究,通过对护巷煤柱进行极限平衡计算,确定留设合理煤柱尺寸应不小于20.32 m;通过FLAC3D数值模拟分析保护煤柱宽度为25,22,20,15,10 m条件下巷道围岩变形情况,得出留设保护煤柱宽度为22 m时,煤柱内集中垂直应力逐渐向稳定非对称拱形分布形态过渡,煤柱两侧产生一定剪破坏和拉破坏,但煤柱中部未破坏区域范围扩大,煤柱稳定性较好;煤柱留设宽度为22 m时,对2-106B工作面液压支架拆除的时间段护巷煤柱应力进行监测,结果表明,巷道围岩得到有效维护,并处于稳定状态。     

神府矿区浅埋煤层工作面煤柱稳定性评价

煤柱的稳定性是决定老(采)空区安全的重要因素之一。为了评价浅埋煤层工作面区段防水煤柱的稳定性,以郭家湾煤矿51103首采工作面为例,采用室内试验、现场实测、理论分析、数学建模等方法对其煤柱特征、留设尺寸进行综合分析研究。结果表明:煤柱屈服区宽度为4.3m,水压破坏区宽度为6.8m,有效隔水区宽度为8.4m。工作面煤柱高度按照5.0m考虑,根据Bieniawski煤柱强度理论及相关判别指标,所留设的煤柱处于绝对安全稳定状态,由此证明,在51104相邻工作面开采期间51103工作面留设的区段防水煤柱可以保持稳定。     

大采高综采工作面区段煤柱合理宽度研究

为了确定焦坪矿区2301大采高首采工作面区段煤柱的留设宽度,以煤柱应力监测为切入点,实测分析了侧向支承压力分布特征;通过理论计算得到了煤柱弹性核区宽度和掘巷塑性区宽度,据此初步确定了区段煤柱的宽度。在此基础上,采用FLAC3D数值模拟方法研究了不同宽度时煤柱的塑性破坏特征,最终确定大采高工作面煤柱的合理宽度为25 m。现场应用表明,煤柱留宽方案满足相邻工作面的护巷要求。     

河流下断层煤柱区残采工作面安全开采分析

以权家河煤矿河流下断层煤柱区残采回采为例,在分析确定5329残采工作面覆岩类型的基础上,预计了断层存在条件下的导水裂缝带高度,对地面河流和第四系含水层这一复合水体留设了防水安全煤岩柱,并确定了合理开采厚度,根据河流与工作面、断层的空间关系,在回采的不同阶段留设了不同的断层煤柱。研究结果表明:针对5329工作面埋深浅的条件,采高控制在2.3m的条件下能满足留设防水煤柱岩柱的要求;在距切眼120m阶段,开采该阶段需要留设的断层煤柱尺寸不小于21m,120~停采线阶段,需要留设的最小断层煤柱尺寸为72.5m,才能保证安全回采。     

厚黄土层矿区建(构)筑物下条带开采合理尺度设计方法

针对西部厚黄土层压煤矿区建(构)筑物条带开采合理采留尺度设计难题,以霍州煤电集团丰裕煤业12采区为工程背景,综合运用理论分析、工程类比及现场实测等方法,从地表允许变形值、煤柱稳定性、回采率三方面,研究并提出厚黄土层矿区建(构)筑物下条带开采合理尺度多因素设计方法。研究结果表明:关键层理论确定条带开采最大采宽不大于66.19m;采宽—基岩厚度比确定条带开采宽度不大于88.13m;煤柱稳定性理论确定条带留宽不小于50m,综合确定丰裕煤业12采区采用"采60m留60m"的开采方案并进行了应用。岩移观测表明,12采区地表建(构)筑物在Ⅰ级变形范围之内。该设计方法由原来的采4留7变为采6留6,采出率由37.5%提高到50%。相关设计方法对类似条件下的厚黄土层矿区压煤开采具有一定的借鉴意义和推广价值。     

条带开采工作面煤柱合理宽度的确定

为了充分地回采"三下"煤炭资源,提高煤炭的采出率,同时又能最大限度地减少地下开采对地表沉陷的影响,对"三下"条带开采方法进行分析。采用FLAC3D数值模拟与理论计算相结合的方法,系统研究了在采宽为20 m,留设煤柱宽度分别取10、20、30、40 m时,围岩垂直应力分布和地表沉陷规律。研究结论表明,留设煤柱宽度为采宽的1.5倍左右时,地表最大下沉量为0.042 m,"三下"开采煤炭采出率达到了40%。     

大采高工作面合理煤柱尺寸研究

煤柱的留设对矿井工作面的安全高效开采起着至关重要的作用,其留设的尺寸则是影响煤矿巷道维护与原煤采出成本的一个重要因素。针对山西某矿影响煤柱稳定性的因素,以该矿1306工作面区域作为实验场地,对其工作面合理煤柱尺寸进行理论分析和数值模拟研究,得出了其工作面合理净煤柱宽度不小于40 m。对大采高工作面的安全高效开采有一定的指导意义。