采空区下特厚倾斜煤层沿空巷道煤柱宽度研究

为了研究特厚倾斜煤层沿空巷道煤柱尺寸留设的问题,利用理论分析和数值模拟相结合的方法,分析煤层上采空区底板卸压规律以及采空区下煤层侧向支承压力力学模型,确定合理的区段煤柱宽度应大于11.9 m或区段煤柱与巷道宽度之和小于11.9 m。根据理论计算,设置5组不同煤柱宽度数值模型,分析采空区下特厚倾斜煤层沿空巷道开挖后不同宽度煤柱所受垂直应力以及水平位移变化规律,确定合理的煤柱宽度为6～一8 m。结合理论计算与数值模拟结论,在巷道宽度为5 m的前提下,合理的区段煤柱宽度应小于6.9 m,建议区段煤柱宽度取6 m。     

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。     

三元福达煤业大采高区段煤柱优化分析

针对三元福达矿区段煤柱设计偏大、采区采出率较低的生产实际问题,综合采用现场实测、数值模拟、理论计算等方法,对三元福达矿大采高区段煤柱宽度进行优化分析。理论分析与现场实测表明:煤柱采空区侧形成的的塑性区宽度为6.31 m,工作面回采扰动形成的塑性区宽度为6~8 m,煤柱内弹性区宽度取4.31 m。据此结合煤层赋存条件,通过三维数值模拟软件对不同煤柱宽度下应力及位移分布特征进行了分析,确定区段煤柱合理宽度为19 m。     

特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度研究

针对塔山矿特厚煤层综放工作面与回采巷道对头施工过程中面临的区段煤柱合理宽度留设、回采动压影响范围确定等问题,采用理论分析、数值模拟及现场应力实测等手段对特厚煤层综放采场覆岩断裂结构、区段煤柱应力分布及区段煤柱合理宽度进行研究。采空区一侧煤体应力,应力剧烈影响范围30~35 m。煤柱应力现场实测表明,相邻工作面回采期间应力沿煤柱宽度大致呈单峰型、非对称分布,应力高峰区距8210回风巷21~30 m、距8208采空区8~17 m,采空区顶板运动稳定滞后距离120~130 m。结果表明,塔山矿特厚煤层综放面对头施工条件下留设38 m煤柱是安全的,从煤柱应力分布角度分析煤柱宽度可减小至30~32 m。     

保德煤矿8~#煤层合理区段煤柱尺寸留设研究

为优化区段煤柱宽度,提高资源采出率,采用现场实测、理论计算和数值模拟方法对保德矿合理区段煤柱宽度进行了研究。通过分析区段煤柱在采动条件下,其垂直应力的分布,确定了煤柱稳定性的条件。通过FLAC3D数值模拟软件模拟不同宽度的预留煤柱,确定工作面前方超前支承压力和侧向支承压力的峰值位置及具体数值。采用松动圈理论获得了巷道两帮松动圈的范围。最后利用极限平衡理论确定了保德矿88109与88110工作面区段煤柱合理宽度应为25m。     

李村煤矿大采高工作面区段煤柱合理留设宽度研究

针对李村煤矿大采高工作面分区段开采的特征,为了确定其合理的区段煤柱留设宽度,综合现场实测和数值模拟,对煤柱稳定性进行了分析,模拟不同宽度煤柱下,其围岩垂直应力分布、支承压力分布特征及屈服破坏程度。结果表明:李村煤矿大采高工作面合理的区段煤柱留设宽度应为20 m,较原先设计宽度而言,有效提高了工作面回采效率。     

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．     

不均布采空区下冲击危险工作面煤柱留设宽度研究

为研究上覆不均布采空区下,具有冲击危险工作面区段煤柱布置问题,以某矿I010203工作面为工程背景,通过现场监测、数值模拟、理论分析等方法对工作面区段煤柱冲击危险和合理宽度进行研究。数值模拟和现场监测结果表明,I010203工作面回采过程中,15m宽区段煤柱微震事件频繁、能量剧烈释放,增大了工作面冲击危险;并且15m宽煤柱在工作面回采后不能完全破坏,仍可承受较高应力并向下部煤层传递,增大了下伏煤层回采工作面的冲击危险。数值研究表明,当宽度为0~6m时,煤柱破碎程度较高,不利于隔绝采空区及巷道稳定;当宽度大于10m时,煤柱内出现弹性核区,应力增加迅速,冲击危险性增高;8m宽煤柱是既能隔绝采空区预防瓦斯,又能使应力最低降低冲击危险的临界煤柱宽度,更合理的区段煤柱宽度为8m左右。研究结果可为该矿井接续工作面和相似条件工作面回采的煤柱宽度留设提供理论依据。     

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．     

某矿遗留煤柱下工作面合理区段煤柱宽度研究

研究遗留条带煤柱下工作面合理区段煤柱宽度,对于增加回采巷道稳定性、减少资源浪费和实现工作面安全生产具有极为重要的意义。通过理论分析,研究了某矿条带煤柱的应力分布规律,确定了1310工作面区段煤柱宽度应小于7.07 m。通过数值模拟研究可知,当区段煤柱宽度为5 m时,区段煤柱及回采巷道承受的支承压力较小,区段煤柱虽发生塑性破坏,但还有承载能力。     

基于三铰斜拱的不同宽度区段煤柱下底板应力变化规律研究

为获取上保护层充分采动后,区段煤柱影响下的上覆岩层结构及底板应力传递规律,基于三铰斜拱理论推导了合理拱轴线方程;数值模拟了不同宽度区段煤柱的保护层底板应力分布规律;基于三铰斜拱和弹性力学理论2种方法得到了保护层底板应力分布的解析解,并通过现场实测验证。研究表明：三铰斜拱形态参数与留设煤柱宽度、煤层开采高度、采空区卸压宽度等动态相关;当煤柱宽度大于15 m时,采空区底板重新压实区将产生三铰斜拱结构引起的附加应力,并且应力极值点随煤柱宽度增加而向采空区中心移动。现场试验得出被保护层回采巷道应内错布置,合理错距为10～20 m。     

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。     

平朔井工三矿区段煤柱宽度优化研究

区段煤柱的留设宽度是影响回采巷道围岩稳定性的重要因素,平朔井工三矿工作面区段煤柱宽度一直采用经验值20m,为优化区段煤柱宽度,提高资源采出率,采用现场实测、理论计算和数值模拟方法对平朔井工三矿合理区段煤柱宽度进行了研究。煤柱应力实测表明：井工三矿9104与9105工作面间20m煤柱宽度有一定的富裕量,根据极限平衡理论计算与数值模拟结果,平朔井工三矿区段煤柱合理宽度应大于12m。     

厚煤层预采顶分层综放工作面区段煤柱合理宽度留设研究

针对厚煤层预采顶分层综放工作面区段煤柱合理宽度留设的问题,以山东金桥煤矿1308工作面为工程背景,运用理论分析、公式计算、数值模拟的方法研究了煤柱的合理宽度范围、应力分布规律、塑性区分布特征,从而确定合理宽度值。研究表明:为确保煤柱中部没有过高应力叠加现象,煤柱宽度应大于21.9 m;煤柱宽度在14~22 m之间时,中部逐渐形成弹性区,两侧采空区在煤柱中应力叠加较强,应力峰值较高,煤柱的稳定性较差;煤柱宽度在22~32 m之间时,煤柱中部有足够弹性区宽度,两侧采空区的应力在煤柱上叠加程度较弱,稳定性高。因此,合理的区段煤柱宽度是22 m。     

特厚煤层综放面区段煤柱合理尺寸研究

根据金庄矿8203特厚煤层综放面实际,采用理论分析、数值模拟以及现场实测相结合的方法确定了区段煤柱合理宽度。理论研究了煤层厚度、应力集中系数、煤层强度对煤柱宽度的影响,确定区段煤柱宽度应大于23 m。采用FLAC3D模拟了煤柱宽度为16 m、20 m和24 m时,其两侧工作面开采过程中煤柱内塑性区和应力分布及变化规律,模拟结果表明煤柱宽度为16 m、20 m时,在两侧工作面回采的过程中,塑性区将会贯通煤柱;当煤柱宽度增加到24 m时,塑性区没有贯穿整个煤柱,煤柱内部存在8 m宽的弹性区。现场实测表明左侧工作面回采过程中煤柱破坏宽度为5 m左右,右侧工作面回采阶段煤柱破坏宽度为15 m,故首采工作面采用30 m宽的煤柱尺寸偏大,同理本研究也为后续工作面选择合理的区段煤柱尺寸提供了指导。     

缓倾斜特厚煤层区段煤柱尺寸研究

王洼煤矿11采区综放工作面地质条件相对复杂,需要确定合理的区段煤柱参数以指导现场安全生产。通过对王洼煤矿区段煤柱进行应力和钻孔窥视实测的技术手段,研究煤柱内部破坏情况。结果表明:沿煤柱走向方向上应力峰值在工作面前方10m左右,沿倾向方向上煤柱破坏区域在3m以内,在煤柱内6m左右处应力达到峰值;并通过数值模拟分析了在该生产条件下不同煤柱尺寸的应力分布规律,当煤柱宽度增加到26m时,煤柱有一定弹性核区,随着煤柱宽度的加大弹核区的宽度也逐渐增加,煤柱宽度增加到29m和32m时,已经能够保证煤柱的稳定性,巷道变形在容许的范围内。在实测和模拟相结合的基础上,综合分析得到了该区域合理区段煤柱尺寸为30m,与以往煤柱宽度相比大幅降低了煤柱宽度,提高了资源回收率。     

深埋强冲击煤层工作面区段煤柱宽度确定

为了确定冲击地压矿井合理区段煤柱尺寸,以葫芦素煤矿21103工作面为研究背景,采用理论方法对煤柱极限平衡区宽度进行了计算,从煤柱应力和围岩变形两方面入手构建了不同煤柱宽度下的数值模拟运算,并对21103辅运巷煤柱宽度分4m、6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m、20m、22m、24m进行监测,得出：理论计算得到区段煤柱宽度为9.1～10.7m|数值模拟结果显示煤柱应力随宽度增大呈先增大后减小的趋势,5m时应力最低,15m时应力最高。巷道顶、底板及实体煤帮变形量与煤柱宽度成反比,煤柱侧帮位移量先增大后减小,煤柱为10m时位移量最大,综合应力与围岩变形模拟结果建议区段煤柱5～10m为宜|实测数据分析结果显示合理煤柱宽度在10～12m。最终得出葫芦素煤矿区段煤柱最优宽度为10m。     

金庄矿特厚煤层综放工作面合理区段煤柱留设研究

以金庄煤矿特厚煤层综放工作面为工程背景,结合理论分析、数值模拟和现场实测的方法确定工作面区段煤柱的合理宽度。现场实测表明,应力峰值工作面超前16 m出现影响范围50 m。研究结果为相似条件下工作面合理区段煤柱宽度的留设提供了借鉴。     

区段煤柱合理尺寸理论分析及数值模拟研究

为确定神树畔煤矿3煤采区区段煤柱合理尺寸,采用理论分析和数值模拟相结合的方法对区段煤柱大小、垂直应力、支撑压力分布规律进行研究,研究结果表明:理论分析得出煤柱宽10 m时垂直应力值为7. 83 MPa;数值模拟得出煤柱合理尺寸为10 m,垂直应力7. 34 MPa;综上,对比分析得出煤柱合理留设宽度为10 m。     

遗留煤柱下近距离特厚煤层临空掘巷合理煤柱尺寸北大核心

选择合理的护巷煤柱尺寸是临空掘巷成功和安全的前提;以某矿30503工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法,对上覆遗留煤柱和本煤层相邻采空区条件下临空掘巷区段煤柱的合理尺寸进行了研究。结果表明:通过理论分析遗留煤柱沿底板应力变化规律,确定区段煤柱留设尺寸范围应在7~10 m之间;运用数值模拟分析了不同煤柱宽度条件下临空巷道煤柱应力和变形破坏规律,综合理论分析和数值模拟得出留8 m煤柱合适。现场监测结果表明,留8 m煤柱时,临空巷道顶板最大变形量为359 mm,两帮变形量为66 mm,巷道围岩变形稳定,能够满足现场实际生产要求。