大采高工作面区段煤柱合理尺寸设计

为提高大采高综采工作面的回采率,减少煤炭资源的浪费,针对李村煤矿1302备采工作面区段煤柱留设尺寸问题进行了详细分析。本文采用理论分析的方式初步得出了区段煤柱的设计尺寸为44.51 m,并结合数值模拟对不同宽度的区段煤柱回采上区段、下区段过程中的围岩塑性破坏范围与垂直应力分布情况进行了对比分析,最终得到区段煤柱的模拟边界宽度为45 m。通过分析验证了1302工作面区段煤柱的实际设计尺寸合理有效。     

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。     

大采高综采工作面区段煤柱合理留设应用研究

巷道围岩应力分布和围岩结构的完整性对大采高综采工作面区段煤柱宽度留设有着重要影响。以山西马堡煤业15#煤为研究背景,通过现场实测、实验分析、数值模拟等手段,分析煤柱应力环境、不同宽度煤柱应力变化规律及临空巷道围岩稳定性,并对合理区段煤柱宽度进行研究。研究结果表明:区段煤柱7.0 m深度为应力峰值区域,回采巷道侧煤柱塑性区宽度在5.0～6.0 m;大采高综采工作面合理区段煤柱留设宽度为19 m。     

大采高综采工作面区段煤柱优化设计研究

为了确定沙曲矿28203综采工作面区段煤柱的留设宽度,对工作面的矿压实时动态监测,并对测量值进行分析。通过理论分析和计算得出留设煤柱的合理宽度,使用FLAC3D数值模拟软件研究了留设不同宽度煤柱时的塑性破坏特征,最终确定沙曲矿28203综采工作面区段煤柱留设合理宽度为25 m。现场实践证明,煤柱留设宽度满足相邻工作面的护巷要求。     

区段煤柱合理尺寸数值模拟研究

根据陕西秦源煤矿工程地质条件,通过建立FLAC3D数值模型,模拟分析了不同宽度的区段煤柱围岩破坏特征和垂直应力分布特征,结果表明:在煤柱承载能力范围内,随着煤柱宽度的减小,应力值逐渐增加,当达到承载能力极限时应力降低,煤柱破坏,失去承载能力。最终确定区段煤柱尺寸为13 m,为该矿后续煤层开采区段煤柱留设尺寸提供了依据。     

基于Salamon模型的采空区应力响应特征及区段煤柱合理留设宽度研究

:针对临空巷道大变形及控制难题,以陕北某矿５－２ 煤两相邻工作面开采为研究背景,提出了通过优化区段煤柱留设宽度来减小巷道变形的方法.综合采用理论分析和数值模拟,研究了不同区段煤柱宽度下采空区应力分布特征及中部应力恢复区宽度,区段煤柱载荷分布形态及演化特征,并结合区段煤柱弹塑性演化规律,确定区段煤柱合理留设宽度.结果表明:① 双面开采后,首采工作面采空区 Salamon单元垂直应力呈不对称“马鞍形”分布,且随着区段煤柱宽度的增加,应力峰值从５．８ MPa逐步减小至３．９ MPa,采空区应力恢复区宽度从１８７m 缩减至１６２m;而临空工作面采空区Salamon单元采空区垂直应力呈“尖顶拱形”分布,峰值及中部应力恢复区宽度变化不大;② 随着区段煤柱宽度的增加,其垂直应力分布形态由“拱形”逐步演化为“马鞍形”,应力峰值由３７．１９MPa逐步减小至２８．３２ MPa,垂直应力趋于均匀化,并以弹性核区占比４０％作为煤柱临界失稳判别指标,确定区段煤柱的合理宽度为２０m,与理论计算结果基本一致.     

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。     

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。     

大采高综放工作面区段煤柱合理宽度研究

基于焦家寨煤矿511采区作为工程背景,采用理论分析、数值模拟方法研究了受大采高综放工作面采动影响时,不同宽度的区段煤柱围岩应力变化情况以及破坏范围,最终确定大采高综采放顶煤工作面较为合理的煤柱宽度。通过分析受回采工作面一次采动和二次采动的不同影响,得出以下结论:留设不同宽度煤柱所产生的塑性变形区域不同,焦家寨煤矿511采区109工作面的区段煤柱合理宽度为40 m,提高了巷道围岩的稳定性,减少了维护成本,保证了较高的煤炭资源回收率。     

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。     

新窑上煤矿大采高综采工作面合理煤柱尺寸留设研究

基于新窑上煤矿区段煤柱留设经验值20m可进一步优化的实际,为优化区段煤柱留设宽度并优化5~(-2)煤层大采高综采工作面布置,进一步提高资源采出率,综合采用理论计算和数值模拟等方法进行了研究。理论分析表明,可以采用外错布置或平移距不低于5m的平移布置;区段煤柱尺寸采用小煤柱护巷时需大于4.16m,在用大煤柱护巷时需大于12.16m。数值模拟分析表明,采用平移布置时,煤柱内应用分布最优,区段煤柱宽度10m平移距10m方案最佳。结合现场实际,将工作面布置方案优化为倾向长度约246m、区段煤柱宽度10m,单侧共布置5个工作面,可多采出煤炭资源量共计0.99387Mt。     

大采高综采面双巷掘进巷间煤柱合理留设研究

为了解决大采高超长距离回采工作面护巷煤柱的合理留设问题,以陕西小保当矿一号井112201工作面运输顺槽与辅助运输顺槽之间留设的煤柱为工程背景,通过理论分析、FLAC3D数值计算和现场实测相结合的方法,对二次采动影响下合理的区段护巷煤柱尺寸展开研究,结果表明:煤柱内部应力集中程度随宽度增加而减小,煤柱宽度超过20m后,集中应力最大值变化不再明显,确定煤柱留设合理尺寸为20m。基于非对称联合支护理论,提出了适用于112201大采高综采面辅助运输顺槽的锚网索联合支护方案,工程实践结果表明,相邻112202接替工作面回采期间112201工作面辅助运输顺槽围岩变形量在可控范围内,煤柱完整性和稳定性良好,证明所留设的煤柱宽度与选择的支护方案能够保障工作面安全高效生产。     

孤岛工作面回采合理煤柱宽度研究

针对孤岛工作面开采时两侧煤柱应力集中问题,以山东能源协庄煤矿401工作面为研究对象,通过数值模拟和现场实测研究了孤岛工作面回采时煤柱采动应力和塑性区分布特征。模拟结果表明：当煤柱宽度由10 m增加至40 m时,相邻工作面两侧高应力区范围以及对大巷应力分布的影响逐渐减小,最大水平应力分别降低了13%、10.5%和6.2%;煤柱宽度为10 m和20 m时,煤柱出现塑性破坏失去承载能力;煤柱宽度为30 m和40 m时,煤柱两侧出现塑性破坏,中心未出现塑性破坏,仍具有承载能力;基于模拟结果,确定合理煤柱宽度为30 m,现场监测结果表明,该煤柱宽度可以实现孤岛工作面的安全回采。     

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。     

厚煤层工作面合理煤柱宽度设计及稳定性研究

以2-118C综采工作面合理的区段煤柱宽度留设为背景,通过理论计算和FLAC3D软件建立模型,研究工作面回采时不同区段煤柱宽度下煤柱的应力分布及塑性区情况,确定2-118C综采工作面的区段煤柱宽度为10 m。2-118C工作面下顺槽内布置的钻孔应力计测点数据显示,在留设10 m宽煤柱的情况下,2-118C综采工作面回采过程中巷道变形在可允许范围内。     

基于三维应变动态监测的大采高综采面区段煤柱留设综合试验研究

基于理想弹塑性力学理论计算、FLAC3D数值模拟分析与多处矿区工程实践,得到宁东试验矿井现采区段留设的40 m煤柱宽度明显偏大。采用现场综合试验,监测受工作面采动影响前后,16组空心包体三维应变的实时增量、不同煤柱宽度(10 m,20 m)试验巷道的围岩应力与变形动态变化。试验结果表明:40 m宽度煤柱内存在明显的低应力增量弹性核区,该区域是巷道布置的有利位置;试验采面侧向支承压力的超前影响范围约45 m,随着采面推进,本区段40 m煤柱内采动应力峰值逐步由侧壁向其深处传递,第一主应力增量逐渐衰减;10 m煤柱宽度试验巷道的平均变形小于20 m煤柱巷道。综合以上理论计算与井下试验监测结果,确定出试验工作面特定区段煤柱设计的合理宽度范围(8.9~12.5 m),从而为类似地质采矿条件下区段煤柱宽度设计提供经验指导。     

极近距离采空区下部煤层窄煤柱宽度的确定

采用数值模拟的方法,研究了极近距离煤层群下煤层工作面沿空掘巷留设不同宽度煤柱时巷道的塑性破坏、煤柱和实体煤侧垂直应力、巷道围岩变形情况。结果表明:随着煤柱宽度增加,煤柱中央的垂直应力呈现先增大、后减小趋势,其中5~7 m宽度煤柱中央的垂直应力相对较大,3~5 m宽度煤柱边缘垂直应力最小。随着煤柱宽度增加煤柱边缘垂直应力不断增大,在煤柱宽度达到7 m时最大,而实体煤侧的垂直应力相对变化不大。进一步的数值模拟研究表明,巷道的塑性破坏程度、围岩变形量在留设7~9 m煤柱时效果最佳。综合考虑得出了下煤层开采护巷窄煤柱的合理留设宽度为8 m。     

大采高综放面采动影响下合理区段煤柱宽度研究

大采高综放工作面由于生产需要,形成了一类超高煤帮、特大断面的巷道,增加量巷道支护的难度。留设合理宽度的区段煤柱,能够使巷道处于应力降低区内,避开残存支承压力顶峰的影响,有效改善巷道围岩的应力环境,降低支护难度、增强巷道的安全可靠性,还能够一定程度提高资源的回收率。本文以塔山矿8105工作面5105回风巷道区段保护煤柱为例,应用极限平衡理论计算得到合理的煤柱尺寸为34m,采用FLAC5.0数值模拟软件模拟分析了不同护巷煤柱宽度煤柱内的垂直应力分布和巷道变形破坏情况。通过理论分析与数值计算相结合,最终确定留设煤柱宽度为34m。     

厚煤层回采工作面区段煤柱的合理宽度

回采工作面区段煤柱宽度的合理性直接影响着采掘工作面的顶板控制及安全生产,是进行工作面布置和支护设计的重要依据.为确定福达煤矿合理的区段煤柱宽度,本文根据矿井的工程地质和开采条件,通过对煤柱内弹塑性区的理论分析,计算出煤柱的留设宽度,并结合数值模拟的方法,分析了不同尺寸煤柱下应力分布和破坏范围.通过煤柱留设后的矿压实测,最终确定了福达煤矿回采工作面合理的区段煤柱宽度为19 m.     

冲击地压矿井综采工作面区段小煤柱合理性研究

合理宽度区段煤柱的留设对综采工作面临空巷道动力显现、冲击地压防治具有重要作用。以纳林河二号矿井2种宽度区段煤柱综采工作面为研究背景,首先,采用理论计算分析确定综采工作面合理区段煤柱宽度;其次,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析2种宽度区段煤柱综采工作面回采期间煤柱、巷道应力场和塑性场分布特征,得到2种宽度区段煤柱条件下煤柱和巷道的力学特征;最后,收集现场微震、应力监测数据进行对比分析,验证动静载叠加条件下区段小煤柱留设合理性。研究区段小煤柱对鄂尔多斯地区综采工作面防冲具有积极意义。