厚层复合顶板孤岛工作面小煤柱沿空掘巷围岩控制技术

通过理论分析、数值模拟,研究了孤岛工作面塑性区及垂直应力分布情况,确定出工作面预留煤柱合理宽度为8.0 m,模拟了不同支护方案下巷道围岩塑性区分布情况。结合锚索梁钢带及注浆联合支护方案、矿山压力观测数据,分析了孤岛工作面小煤柱沿空掘巷的矿山压力显现特征,可为后续孤岛工作面沿空掘巷围岩控制提供一定的参考。     

双侧采空孤岛工作面钻孔卸压技术及效果研究

为了防止双侧采空孤岛工作面发生冲击地压事故,以唐山矿T1391工作面为工程背景,采用理论计算和数值模拟手段研究了双侧采空孤岛工作面钻孔卸压技术,分别对钻孔卸压原理、钻孔周围煤岩体破坏机理、钻孔塌落的塑性区半径进行了分析,研究了不同孔径半径、钻孔间距及钻孔深度条件下的煤体破坏程度及卸压效果,确定了T1391工作面应采用钻孔孔径200mm,钻孔间距1m与钻孔深度15m的钻孔卸压方案,并采用钻屑法进行现场卸压效果检测,结果表明,该钻孔卸压技术对于改善孤岛工作面动力危害性具有一定的实用性。     

综采工作面塑性区煤体的流变特性分析

针对综采工作面对煤壁片帮防治的安全生产需求,运用流变力学理论,对综采工作面塑性区煤体的流变特性进行了分析,并以不同受力条件下煤体蠕变变化的动态类型为依据,对塑性区煤体的流变特性进行了分区。研究表明:塑性区煤体变形过程中,存在的不平衡滑动力是煤体开始失稳直至破坏的根本原因;不平衡滑动力与煤体长期强度的大小关系的不同,造成塑性区不同区域煤体蠕变变化分为衰减蠕变、稳态蠕变和非稳定蠕变;确定非稳定蠕变区煤体蠕变时间,能从理论上计算工作面推进速度的下限值。根据现场工作面生产地质条件对塑性区煤体的流变特性进行了分区,并通过现场实测结果分析,得出工作面煤壁片帮多发生在煤壁中上部,且工作面两端头位置片帮发生次数以及片帮尺寸均比中部大。理论分区结果与现场实测煤壁片帮部位具有较好的一致性。     

孤岛工作面瓦斯渗透规律与排放宽度研究

孤岛工作面的开采对煤炭资源的利用,在经济层面和国家资源战略方面都有重要的意义。本文以伯方煤矿3205孤岛工作面为研究对象,采用数值模拟、理论分析和现场观测手段,分析研究了孤岛工作面回采期间煤层渗透性变化特征,并确定了工作面瓦斯排放宽度。研究表明:3205孤岛工作面回采期间,工作面塑性应变大小与离回采面距离呈反比,等效塑性应变值呈半弧形分布,前方煤体渗透性分布呈现渗透骤增、部分增加、降低明显以及原始渗透四个阶段,瓦斯卸压区宽度为3～4m,工作面前方应力峰值距工作面8m左右;工作面瓦斯排放宽度随着煤巷暴露时间的增大而增大,当煤巷暴露时间为180d时,瓦斯排放宽度为26m。     

老顶给定变形下综放沿空掘巷合理定位分析

通过现场观测和理论分析认为，综放工作面采空侧煤体受到老顶以给定变形作用，在煤体边缘形成一定宽度的塑性区。塑性区的宽度与老顶的活动规律、煤层和直接顶的厚度、力学特性有关，运用模尔库仑准则建立了计算塑性区宽度的力学模型，提出了综放沿宽掘巷的定位方法，并用于工程实践。图4，表1，参6。     

孤岛工作面沿空掘巷位置研究

某煤矿12209工作面为孤岛工作面,该工作面两侧均为采空区。本文利用FLAC3D软件进行模拟,研究了相邻工作面开采对孤岛工作面煤体产生的应力集中,对孤岛工作面沿空掘巷巷道预留的煤柱宽度进行了计算,模拟了多种煤柱宽度下的垂直应力分布情况,确定了沿空掘巷的最佳位置,保证工作面在回采过程中,巷道能够发生较小变形,维持巷道的稳定。     

孤岛充填工作面初采致冲力学机理探讨

孤岛充填工作面由于要控制采空区顶板下沉而导致工作面煤体支承压力分布变得复杂,造成冲击危险性评估方法不同于常规工作面,为了提供充填回收孤岛煤柱采场围岩稳定性分析的理论依据,以山东某矿孤岛充填工作面为背景,通过对孤岛煤柱覆岩结构及演化特征进行研究,建立了孤岛充填开采条件下“充填体-煤柱-顶板”力学模型,得到了充填工作面超前支承压力估算方法,提出了孤岛充填工作面煤体冲击失稳的判据。研究结果表明:① 采空区充填效果决定了上覆岩层下沉运动的空间以及与两侧采空区覆岩发生水平联动的范围,是影响孤岛煤柱覆岩结构演化特征的关键因素;② 受回采巷道切割及大直径钻孔卸压工程的影响,工作面煤体承载能力呈现明显的区域差异性,弹性承载区煤体是上覆岩层传递载荷的主要承载体,工作面开采边界条件和回采巷道布置方式是影响工作面煤体静态稳定性的主要控制因素;③ 充填材料受到采空区顶板下沉运动中压应力作用下发生压缩变形,当顶板和充填材料达到力学平衡时顶板下沉运动终止,充填材料固结体压缩变形量和弹性模量是影响工作面煤体动态稳定性的主要控制因素;④ 决定孤岛充填工作面冲击危险性的关键因素是工作面弹性承载区煤体静态支承压力和采空区顶板下沉量。针对这类冲击地压的致灾机理,通过煤层注水、高压水压裂及优化工作面布置以降低工作面弹性承载区煤体静态支承压力和提高采空区充填率、优化充填材料固结体压缩性能以减小采空区顶板下沉量等措施,可有效降低孤岛充填工作面的冲击危险性。该研究成果可为类似开采条件下冲击地压的防治提供参考。     

6面邻空孤岛综放面安装、回采及停采期间防灭火方法

针对杨村煤矿315孤岛工作面6面邻空、采空区浮煤多、煤体易破碎等特点,结合孤岛工作面防灭火理论,分别对工作面安装时期、回采初期、正常回采时期以及特殊回采时期制定了多种孤岛工作面防灭火技术措施,并进行了现场实践应用,取得了良好的防火效果。     

孤岛工作面不同推进度对下伏大巷围岩稳定性影响研究

为了掌握孤岛残留煤体回采工作面推进速度对下伏大巷稳定性的影响展开研究,首先通过室内实验发现,提高试件围压加、卸载速度可显著提高其极限承载能力,结合东欢坨矿井下实际进行分析,认为工作面推进速度加快可减小极限平衡区的范围,也即对下伏大巷高应力持续影响时间降低。随后,通过对不同开采速度影响下大巷围岩应力分布与塑性破坏情况进行计算机数值模拟实验研究,发现工作面循环进尺从1m增加至3m,应力值降低,但增加至4m以后,该应力值增加,也即循环进尺为3m、4m时对围岩承载较为有利;从大巷围岩塑性破坏方面分析,工作面循环进尺增加至3m,大巷围岩塑性破坏范围降低,随后破坏范围增加,从而确定孤岛煤体回采工作面循环进尺保持3m较为合理。     

孤岛工作面合理煤柱宽度研究

为了保证孤岛工作面安全开采和工作面回采巷道的稳定性,采用理论分析和数值模拟的方法对孤岛工作面沿空掘巷煤柱留设宽度进行研究。运用FLAC~(3D)数值模拟软件模拟了不同煤柱宽度下煤柱的垂直应力、塑性区和位移的变化规律,同时分析了巷道顶、底板的变形情况。