阶梯状断层条件下防水煤岩柱留设宽度研究

为研究阶梯状断层组防水煤岩柱宽度,以邯邢矿区邢东矿内F23断层与SF27断层组成的阶梯状断层组为研究对象,根据煤层开采引起的底板岩层变形和破坏深度,利用断层四边形防水煤岩柱体稳定性结构力学模型,按照四边形煤岩柱体内局部岩体受力情况及其几何特征,推导梯状断层防水煤岩柱塑性区破坏宽度计算公式,且计算结果与相似模拟实验结果一致。结合以往地堑状断层煤柱留设成果,说明该模型对于断层组防水煤岩柱留设研究具有很好的适用性。     

分层充填开采在水库下采煤的安全可行性分析

以某矿拟采工作面为例,通过分析工作面的水文地质条件和采矿条件,确定采用分层充填开采方案.根据岩层移动理论,计算分层充填开采条件下防水安全煤岩柱高度为30.64 m,分层充填开采下F3断层防水安全煤岩柱宽度为60 m.通过计算和分析,采用分层充填开采和F3断层防隔水煤岩柱宽度留设60 m的综合防治措施下,可以大大降低采动破坏对F3断层的"活化"影响,最终确认该矿水库下采煤具有安全可行性.     

急斜煤层防水煤岩柱的失稳及留设

基于龙湖煤矿的水文地质条件,采用数值计算和相似模拟相结合的方法,研究了在不同煤厚和煤柱宽度时,防水煤岩柱的稳定性和失效形式,结果表明:采厚增加,导水裂隙的发育高度显著增大,裂采比增大;大煤柱不能明显降低导水裂隙的发育高度和煤柱塑性破坏宽度;防水失效主要有煤柱的塑性破坏和导水裂隙导通上部含水层两种形式;薄煤层防水煤岩柱留设应重点防止煤柱的塑性破坏,而厚煤层则应考虑导水裂隙的贯通情况.     

潘北矿F1断层组性质与含、导水性分析

通过对潘北矿F1断层组形态、形成时期以及形成机制的剖析,揭示F1断层组的构造演化过程,并通过多孔抽水试验等手段分析断层组含、导水性,为合理提高断层防水煤岩柱开采上限提供科学依据。     

相邻工作面防水煤岩柱优化研究

相邻工作面防水煤岩柱的宽度采用常规留设方法会导致煤柱尺寸留设过大,浪费勘探程度极高的煤炭资源.为解决这个问题,研究了相邻工作面防水煤岩柱常规留设方法,指出了导致防水煤柱留设过大的原因,在此基础上,将煤柱屈服区宽度计算公式引用到防水煤岩柱留设中,提出了煤柱和岩柱先分开计算、再整体考虑的方法,纠正了将岩移影响带宽度代替屈服区宽度的设计方法,缩减了所需留设煤柱的宽度,优化了整个防水煤岩柱设计.     

煤与瓦斯突出塑性区宽度的计算与分析

煤与瓦斯突出不仅与地应力、瓦斯压力、煤岩体强度有关,而且还和卸压区范围有关。卸压区越薄,集中应力区越接近工作面,卸压区煤体被冲破造成突出的可能性就越大。根据煤岩与其顶底板岩层接触类型不同,把煤岩体塑性区的求解分为柔弱端约束和固端约束两类,并运用不同的煤岩体破坏准则对这两种类型煤岩体卸压区宽度与塑性区宽度进行理论计算,得到相应的理论计算公式。煤矿企业可以根据实际情况,理论计算煤岩体塑性区宽度,从而确定安全宽度,以预防煤与瓦斯突出事故的发生。     

基于断层封闭性的导水性评价及防隔水煤柱设计

山东王楼煤矿自建井以来一直受矿井涌水的影响.刘官屯断层贯穿王楼井田中部,该断层附近多个工作面的涌水量居高不下,判断该断层是否导水,进而留设合理宽度的断层防隔水煤岩柱,对防止王楼煤矿断层突水,减小矿井涌水量至关重要.本文以王楼煤矿27309工作面刘官屯断层防隔水煤岩柱留设为例,通过岩性并置图法、SGR断层泥比率法和断面正...     

钱营孜矿F22高角度正断层防水煤柱留设宽度研究

高地应力作用下煤层采动诱发断层活化引起的承压水突涌，是深部开采矿井水害的主要形式之一，而预留断层防水煤柱依然是防止断层活化导水最主要的方法。以钱营孜煤矿F22高角度正断层为典型实例，依据已有的钻探、物探和巷探资料，基于煤矿具体的水文地质和工程地质条件，以现场及室内试验数据为基础，采用有限差分数值分析方法对钱营孜矿F22断层下盘靠近断层带的W3221工作面开采后防水煤柱的留设宽度进行了研究；同时根据理论公式对F₂₂断层防水煤柱的宽度进行了计算验证。结果表明：当煤柱宽度小于40 m时，断层带顶、底界面应力变化幅度及位移差会显著增加，煤层顶、底板的位移变化幅度也明显增大，断层带顶部出现塑性破坏区并且范围逐渐扩大；综合得出宽度为40 m的防水煤柱可有效防止断层活化突水。     

煤矿水体下安全开采可行性分析

针对山东某煤矿地表塌陷积水坑下开采3#煤问题,分析了煤矿开采引起的地表塌陷量;采用"双端堵水器"技术,实测了3#煤开采"两带"发育高度,与经验公式预计、UDEC模拟值比较,确定导水裂隙带高度为47.75 m,3#煤开采安全防水煤岩柱高度为70 m;并利用FLAC软件,模拟了不同落差的断层在不同煤柱宽度时受水威协程度。结果表明,该煤矿可以在积水区下进行安全开采。     

南方煤矿特殊开采条件下的突水机理分析

在南方煤矿特殊开采条件下,其断层岩溶突水具有与北方煤矿不同的特点,开展南方煤矿岩溶突水的机理与相关对策研究是非常有必要的.探讨了南方岩溶矿区开采及地质特点,得出了南方岩溶突水是由于断层和隔水煤岩层厚度等原因引起的;以一现场突水为例,分析了突水原因,并从理论上进行防水煤岩柱合理宽度的验算;针对南方岩溶矿区的突水特点,从技术和管理上给出了防治突水的基本对策.     

条带开采煤柱支承压力与塑性区分布规律研究

为了对条带开采煤柱支承压力与塑性区分布规律进行研究,采用理论分析、数值模拟及现场监测的方法,通过考虑采空区上覆煤岩体成拱效应,确定出煤柱支承压力分布情况。结合煤柱支承压力分布情况,根据玉华煤矿工程条件,采用ANSYS15.0软件模拟计算不同采空区宽度(100～260 m)、不同工作面埋深(400～600 m)的煤柱最大塑性区宽度,并对玉华煤矿2410工作面回风巷道护巷煤柱的最大塑性区进行监测。研究结果表明：依据所提出的煤柱支承压力计算方法,模拟计算出的煤柱最大塑性区宽度和现场监测结果一致。给出了确定煤柱支承压力分布的计算方法,以及依据该方法计算出的煤柱最大塑性区分布规律,可为煤柱留设宽度设计提供依据。     

考虑煤岩体成拱效应时煤柱塑性区宽度确定

为了确定在考虑邻近采空区上覆煤岩体自重作用下煤柱最大塑性区宽度,采用理论推导、数值模拟以及现场监测三者相结合的方法,通过考虑采空区上覆煤岩体成拱效应,确定出煤柱受力,对煤柱进行弹塑性分析,得出煤柱最大塑性区宽度理论计算式;根据玉华煤矿工程条件,采用ANSYS模拟采深为500 m和600 m,采高为4、5、6、7 m的煤柱最大塑性区宽度,并对玉华煤矿2410工作面回风巷道护巷煤柱的最大塑性区进行监测。研究结果表明:在中等采高时,煤柱最大塑性区宽度的理论计算结果、数值模拟和现场监测结果一致。研究结果给出了中等采高时煤柱最大塑性区宽度的理论计算式,可为留设煤柱宽度设计提供依据。     

风氧化带附近软岩顶板特大断面切眼施工技术

针对张集煤矿首个位于风氧化带附近的特大断面切眼(8000 mm×3400 mm)施工,采取高强度锚梁网加大密度挑棚的联合支护技术和导硐法分次掘进技术施工,取得了成功。该技术创新不但为张集煤矿今后6煤大断面掘进支护提供了技术支撑,同时也可为淮南矿区类似条件下特大断面切眼施工提供良好的技术借鉴。     

铜川矿区区段煤柱宽度优化研究

针对铜川矿区区段煤柱宽度偏大、采区采出率偏低等生产实际,综合采用现场实测、理论计算、经验公式、数值模拟等方法进行了煤柱宽度的优化研究。理论分析与实测表明,在目前的工字钢梯形棚支护条件下,区段煤柱靠近巷道侧的塑性区宽度为4~5 m,靠近采空区一侧的塑性区宽度为5.2 m,煤柱内部弹性区宽度按2.5~4.6 m考虑为宜。据此结合该矿区当前的开采深度,通过离散元数值软件进行了不同煤柱留宽的效果检验,最终确定在工字钢架棚支护的条件下,区段煤柱的合理留宽为20 m。     

深部厚煤层条带开采煤柱的稳定性

通过对三向应力状态下的煤柱极限强度计算公式分析得出：我国目前普遍应用的A.H.威尔逊计算理论公式存在因简化带来的问题,并且随着采深的增大,问题表现的越明显.理论分析表明,煤柱塑性区宽度不仅与采深、采厚有关,而且也同采出率有关.结合古城煤矿的实际情况,利用FLAC^3D模拟得出了不同开采条件下煤柱塑性区宽度,通过二元线性回归分析,得出了煤柱塑性区宽度与采深、采厚及采出率的计算公式.最后给出了在深部厚煤层条带开采情况下煤柱极限载荷的计算公式.     

刀柱采空区上行开采应力分布规律数值模拟

针对大同矿区刀柱采空区安全上行开采问题,运用UDEC数值模拟软件研究了刀柱采空区形成时和上行长壁开采过程中采场应力分布特征以及刀柱煤柱的塑性区分布规律。研究表明:下煤层刀柱开采引起刀柱煤柱应力集中;上行开采引起刀柱煤柱应力分布的进一步演化,根据各刀柱煤柱受采动应力的影响将其分为应力降低区、应力升高区和应力稳定区;主关键层初次破断时,超前位于上行工作面下方的刀柱煤柱应力峰值及塑性区分布范围达到最大。晋华宫矿刀柱采空区上行开采底板位移观测情况验证了研究成果的可靠性。     

城郊煤矿某工作面大型断层防水煤柱留设研究

为了探究城郊煤矿深部某工作面对于大型断层防水煤柱留设的合理性和可行性,在参考相关文献的基础上,建立了该工作面与断层之间的关系工程地质模型。结合相关规范,分析计算了不考虑断层破碎带和考虑采动破坏带范围2种情况下的该大型断层防水煤柱宽度具体留设值,2种计算结果的最大值均大于永煤公司2006年规定的宽度,最大相差约227.5 m。最后与实际留设的煤柱宽度进行了对比,发现考虑断层带宽度和采动底板破坏带范围的计算结果更接近矿井实际条件。     

运用偏最小二乘回归法计算导水裂缝带高度

为克服导水裂缝带高度计算经验公式中仅考虑煤层顶板岩性和开采厚度所带来的误差,综合分析开采深度、煤层倾角、开采厚度、走向长度、倾斜长度、顶板岩性等变量的影响,运用偏最小二乘回归法提取对自变量、因变量有强解释能力的主成分,建立了因变量与自变量间的回归公式。根据淮南矿区走向长壁垮落式采煤中导水裂缝带高度实测资料,基于偏最小二乘回归法建立导水裂缝带高度预测模型,经辅助分析检验表明该模型预测精度较高,可以作为淮南矿区相似条件下导水裂缝带高度的计算公式。     

新兴煤矿采空积水区下采煤的防水煤岩柱设计

在采空积水区下采煤的防水煤岩柱设计关系到矿井的安全生产和资源开发的合理性,需要在一定的理论指导下完成。文章以新兴煤矿的延深设计为例,通过分析覆岩破坏规律,分别计算冒落带、裂隙带的最大高度和保护层高度,最终确定以+150~+180 m水平之间煤岩柱作为防水煤岩柱,并采取必要的开采技术措施,为±0m水平的安全开采提供了可靠的科学依据。     

护巷煤柱宽度与回采巷道支护的数值模拟研究

基于铁法晓明矿N2709综采工作面煤层赋存条件,采用FLAC2D数值模拟分析了区段护巷煤柱宽度为3,5,8,12,15,17,20,25 m条件下煤柱支承压力分布情况和巷道围岩变形破坏特点,确定工作面护巷窄煤柱合理宽度为3 m,并对该窄煤柱进行了回采巷道锚网索联合支护设计。通过现场矿压观测,证明了锚网索联合支护效果较好,不仅保证了巷道的安全稳定,而且提高了煤炭采出率。