厚煤层中沿空掘巷保护煤柱留设研究

程坑煤矿采用沿空掘巷方法掘进22603回风巷,通过对沿空掘巷时煤柱的稳定性进行理论分析,并运用基于扩展SMP准则的煤柱弹性区极限宽度公式计算出程坑煤矿厚煤层窄煤柱的宽度为7 m,进而通过对掘进及回采过程中沿空巷道的顶底板及两帮位移进行监测分析,发现22603回风巷围岩在掘进及回采过程中保持了较好的完整性,进而证明了在厚煤层条件下基于扩展SMP准则留设的煤柱宽度具有一定合理性。     

大同矿区巨厚煤层沿空掘巷小煤柱工作面围岩控制及支护优化技术研究

同煤大唐塔山煤矿受采掘布局制约,所布置的综放工作面均为沿空掘巷工作面。工作面采用放顶煤生产工艺在实际生产过程中开采强度高,采场空间大,动压显现频繁,直接影响矿井安全生产。从塔山矿石炭系巨厚煤层沿空掘巷小煤柱工作面设计入手,介绍了巨厚煤层放顶煤工作面沿空掘巷的合理位置、支护设计、顶板动态管理的方案和经验。     

基于统计损伤的综放区段煤柱变形时间相关性分析

综采放顶煤开采中,工作面采用预留煤柱沿空掘巷,常常遇到协调掘进巷道设计与煤柱变形之间的关系问题.解决这一问题,一方面关系到资源的采出率,另一方面涉及到生产安全.针对煤柱变形的时效性,通过分析综放工作面沿空一侧区段小煤柱的受力与变形规律,引入统计损伤变量概念,建立了基于统计损伤的区段煤柱流变模型;进一步结合能量原理,分析了区段煤柱流变损伤条件下的时间相关性,给出了区段煤柱变形时间定量化表达式,得到了区段煤柱统计损伤的最小失稳计算公式.应用理论分析结果,在现场工程实践中,对煤柱变形与稳定性进行了预测,其结果与现场实测结果一致.     

大倾角厚煤层沿空掘巷窄煤柱留设尺寸研究

针对新疆矿区煤炭开采普遍留设大区段煤柱,造成煤炭资源大量浪费的问题,以准南煤矿大倾角厚煤层综放工作面为工程背景,采用理论计算、数值模拟、现场实测的方法,研究了工作面侧向支承压力分布规律,提出了窄煤柱沿空掘巷的巷道位置范围,并对不同宽度窄煤柱的支承压力、塑性区及巷道变形量做了数值模拟分析,结果表明合理的窄煤柱尺寸为5~6m,研究结果为该矿实施窄煤柱沿空掘巷提供一定的参考依据。     

倾斜特厚煤层区段煤柱尺寸及分区围岩控制研究

为确定倾斜特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱的合理尺寸,以孟家窑煤矿11503综放工作面沿空掘巷为工程背景,基于倾斜煤层基本顶破断之后的岩层结构,建立倾斜煤层工作面“大、小结构”力学模型,推导出适合小结构布置区域的低应力场范围表达式,并通过“尖点突变”理论分析区段煤柱发生失稳突变的充要条件。采用FLAC^3D模拟不同尺寸煤柱的受力及围岩变形规律。研究表明：受到煤层倾角和基本顶关键块回转挤压的影响,煤柱内部破坏形式主要为剪切破坏,破坏区域主要集中在其上部偏向采空区位置;随着煤柱宽度的增大,在沿空掘巷小范围内上覆岩层压力由实体煤承担逐渐转向由煤柱承担;结合应力场、位移场和塑性区变化情况,最终确定煤柱的合理尺寸为15 m。通过分析不同采掘阶段沿空巷道围岩应力分布和演化特征,提出适合不同阶段的围岩控制方案。结合现场工程实践表明,15 m煤柱宽度及围岩控制方案能够满足巷道稳定性要求。     

倾斜易燃厚煤层放顶煤回采区段煤柱

针对单家村矿倾斜易燃厚煤层分层开采留区段煤柱的特点 ,通过灌注黄泥浆、预铺金属网形成的隔离带沿底分层沿空掘风巷 ,并在正常分层开采的同时 ,采用放顶煤一次性回收区段孤岛煤柱 ,从而实现了无煤柱开采 ,降低了煤炭资源损失。这种方法不仅技术可行 ,而且工艺简单、成本低、效率高 ,为类似倾斜易燃厚煤层的合理开采提供了一条新途径     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度设计研究

为了研究沿空掘巷窄煤柱合理宽度留设问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论计算了窄煤柱的宽度,推导出了窄煤柱留设的合理宽度的计算公式;然后数值模拟了不同宽度的窄煤柱下围岩应力分布规律、窄煤柱水平位移场以及巷道围岩变形量规律,最终确定某煤矿的沿空留巷的窄煤柱留设宽度为5 m。研究为综放开采区段煤柱宽度的确定提供了指导。     

倾斜易燃厚煤层放顶煤回采区段煤柱

针对单家村矿斜易燃厚煤层分层开采留区段煤柱的特点,通过灌注黄泥浆、预铺金属网形成的隔离带沿底分层沿空掘风巷,并在正常分层开采的同时,采用放顶煤一次性回收区段孤岛煤柱,从而实现了无煤柱开采,降低了煤炭资源损失。这种方法不仅技术可行,而且工艺简单、成本低、效率高,为类似倾斜易燃厚煤层的合理开采提供了一条新途径。     

特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度综合确定方法

为解决特厚煤层综放开采大煤柱尺寸下煤炭资源损失量大、沿空掘巷小煤柱合理宽度确定方法单一、研究结果与工程实际存在较大差距的问题,本文以扎赉诺尔矿区灵东煤矿为工程背景,提出了基于JW-6型地下高频电磁波CT系统、钻孔应力监测系统、数值模拟等多手段下特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的综合确定方法,并依据此方法分析了灵东煤矿特厚煤层综放开采侧向支承压力分布规律及演化规律、煤柱承载及变形特征,以此确定了灵东煤矿特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度为6.0～9.0m。工程实践结果表明,该综合分析方法确定的特厚煤层综放开采小煤柱宽度合理,回采期间巷道围岩变形量绝大部分控制在300mm以内,变形量小,满足工作面安全生产需要,提高了煤炭资源回收率。该研究成果对特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的确定具有重要参考意义。     

庞庞塔矿10~#煤层综放面窄煤柱沿空掘巷技术研究

霍州煤电集团公司庞庞塔矿10#煤层采用综采放顶煤一次采全厚走向长壁采煤法开采。由于10#煤层较软,该矿1、3采区综放面区段煤柱宽度普遍在20 m以上,造成了煤炭资源大量浪费。现通过理论分析、建立模型等方法设计留窄煤柱沿空留巷进行开采,根据巷道的失稳条件,从根本上对巷道的变形进行综合管理。此办法在该区段进行实际应用后,取得了良好的效果,提高了煤炭采出率,也为其它工作面留窄煤柱沿空掘巷的应用提供了参考。     

浅埋深工作面区段煤柱合理留设的探讨

为了提高矿井煤炭资源采出率,根据三不拉矿井的浅埋深、厚风积沙层、薄基岩煤层开采条件的特点,通过采用FLAC3D数值模拟计算,全面分析三不拉2-2煤层不同煤柱尺寸的受力和稳定状态,从而给出开采2-2煤层留设的合理煤柱尺寸,实现了矿井的最大煤炭采出率.     

特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度的微地震监测

采用高精度微地震监测系统对塔山煤矿采高15 m以上特厚煤层综放工作面岩层运动进行了监测,将监测结果与岩石力学计算和岩层运动分析相结合进行分析,得到了区段煤柱支承压力高峰区距离巷帮的距离.将微地震监测与数值计算的结果进行对比,二者基本一致,证明了微地震监测结果的正确性和可靠性.综合考虑多种因素,确定区段煤柱的合理宽度为20～25 m.     

浅埋厚煤层分层开采保护煤柱合理宽度研究

为了确定浅埋厚煤层分层开采保护煤柱的合理宽度以及获知影响煤柱宽度留设的主要因素,采用弹塑性极限平衡理论分析煤层埋藏深度、煤层厚度、煤层倾角、煤的硬度、巷道断面大小和支护阻力等对保护煤柱合理宽度留设的影响;并利用相似材料模拟试验确定活鸡兔矿井1-2煤层的保护煤柱的最终合理宽度.结果表明煤柱稳定的基本条件是弹性核的宽度应不小于煤柱高度(即采高)的2倍;煤柱宽度的合理留设及采空和巷道侧对煤柱实施有效的支撑作用是保证煤柱及巷道围岩稳定的关键;活鸡兔矿井首采区上分层保护煤柱的宽度为20m,下分层保护煤柱的宽度定为12 m时,能有效控制煤柱的总变形量.     

厚煤层巷道矿压显现规律研究

针对厚煤层开采时矿压对巷道的影响的问题,从理论和实践上阐述位于厚煤层内的区段集中巷、采区上（下）山及大巷整个服务期间采动影响过程中的矿压显现规律和围岩变形,以及厚煤层巷道的维护技术。利用FLAC^3D数值模拟软件,分别分析了采动条件下厚煤层区段集中平巷顶板压力规律以及采动条件下厚煤层区段集中平巷顶板位移规律。提出要掌握巷道的围岩性质及其对巷道维护的影响,合理确定护巷煤柱宽度,在邻近煤层开采中,采用上部煤层在厚煤层上方跨采,或者厚煤层巷道开掘之前上部煤层预先开采等卸压措施。从而避免了厚煤层开采过程中矿压对巷道的影响,保证了煤矿的安全高效回采。     

特厚煤层区段煤柱合理宽度研究及巷道支护优化

合理宽度的留设是特厚煤层区段煤柱能否安全高效开采的关键。为了提高资源回采率，以韩家洼煤矿特厚煤层综放开采面为工程背景，对区段煤柱合理留设宽度进行了研究。通过现场观测调研，揭示了巷道在原支护方案下的变形特征和机理，运用稳定核区理论和极限平衡理论对特厚煤层综放面区段煤柱合理宽度进行了计算；并通过FLAC3D软件分别构建了三种区段煤柱宽度方案，从应力演化与塑性区扩展的角度进行数值模拟综合对比分析，从而优化确定合理区段煤柱尺寸为12 m；根据22401工作面的地质和生产条件，以提高煤炭的资源回收率为首要经济需求，以控制围岩变形、位移和裂隙发展为主要工程内涵，以积极主动地保持围岩的整体性为主要技术目标，基于工程类比的方法，采用非对称“锚杆+钢带+钢筋带+锚索”的联合支护技术。该研究成果可为类似条件煤矿区段煤柱留设提供参考和借鉴。     

特厚煤层分层综放开采区段小煤柱留设尺寸研究

砚北煤矿5煤为特厚煤层,煤层具有强冲击地压倾向性,为防治工作面两巷掘进时冲击地压现象发生,采用理论计算、数值模拟和现场观测的方法,研究分析工作面、区段护巷小煤柱内应力变化以及采场超前支承压力影响范围。以区段小煤柱变形破坏理论为依据,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,最终得出适合砚北矿条件的合理区段煤柱宽度。     

急倾斜厚（特厚）煤层伪斜上山保护煤柱回收可行性

论证了急倾斜厚（特厚）煤层伪斜上山保护煤柱回收的可行性。     

双煤层不规则煤柱应力—能量演化规律及防冲技术研究

煤矿开采遗留煤柱区域往往是高应力和能量聚集区,多煤层开采条件下,当上部遗留煤柱与工作面煤柱重叠时,多重应力作用下煤柱区应力分布及能量演化更为复杂,工作面回采过程中易发生动力现象.以某矿双煤层开采遗留不规则煤柱区开采为背景,采用数值模拟和工程实践等方法,研究了工作面开采过程中煤柱区的应力分布、能量演化规律,建立了不规则煤...     

特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制机理及其应用

针对特厚煤层(达15 m)综放沿空掘巷采动影响范围大、围岩性质裂隙以及煤柱稳定性差等特点,提出了顶板以高强高预应力让压锚杆支护系统、梯级锚固的束锚索支护系统以及多锚索-钢带桁架支护系统的强力联合控制技术,煤柱帮采用强力锚杆支护系统、高韧性材料注浆加固、钢筋混凝土墙支撑系统的刚柔协同控制技术,以及实体煤帮强力锚杆索支护系统进行特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定性的控制,并阐明其支护机理。结合地质生产条件与现场工程实践确定了沿空掘巷具体支护方案与工艺流程,并进行了现场应用。现场实践表明,巷道两帮和顶底板最大移近量分别为65和57 mm,变形量较小,首次实现了15 m特厚煤层综放沿空掘巷围岩的有效控制。     

基于相似材料模拟特厚倾斜煤层煤柱应力演化规律研究

为研究特厚倾斜煤层开采时煤柱应力变化状态,结合抚顺矿区老虎台矿特厚煤层开采现状,针对83003综放面和73005综放面构建力学模型。采用相似材料模拟实验对煤柱应力进行监测,得到了应力演化规律,根据实验结果对现场布置合理的防治冲击地压措施。研究结果表明:煤层赋存越深,煤柱受采动影响的应力值越大,应力集中系数呈增长趋势,变化范围为1.09~3.12;73005综放面和83003综放面之间的煤柱应力明显高于模型边界煤柱应力;工作面之间的煤柱受开采影响次数越多,煤柱应力值越大;工作面推进时,上覆岩层的垮落使岩层中的应力充分释放,随着采空区逐渐压实,应力值有所回升。通过相似材料模拟研究,对工作面的开采进行指导,运用煤层注水、卸压钻孔和加强支护等措施对冲击地压进行防治,达到了理想的效果。