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.     

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。     

孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷合理煤柱宽度确定

为了确定寺家庄煤矿15106孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷的合理煤柱宽度,文章通过数值模拟与现场实测的方法,分析了不同窄煤柱留设宽度条件下窄煤柱的垂直应力特征及沿空巷道的围岩变形特征,最终确定了15106孤岛工作面区段煤柱的合理宽度,主要得到如下结论：随着窄煤柱宽度的增加,煤柱内部受到的垂直应力先增大后减小。当煤柱宽度为7m时,煤柱内部峰值垂直应力为50.23MPa,应力集中系数为3.52。窄煤柱宽度由7m增加至8m后,回采巷道顶板下沉量的变化差异不大,且煤柱帮移近量的变化幅度逐渐减小。最终确定15106孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷的合理煤柱宽度为7m。经现场工程应用,巷道围岩变形较小,7m窄煤柱沿空掘巷工程取得成功。     

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。     

红柳林煤矿3~(-1)煤区段煤柱尺寸优化数值模拟研究

红柳林煤矿北二盘区3-1煤工作面区段煤柱设计尺寸为20 m。为检验宽度的合理性,采用FLAC3D数值模拟软件对比分析辅运大巷和运输平巷开挖支护后,区段煤柱宽度20、15.2、12、10 m情况下塑性破坏分布范围、变形特征和支承应力分布规律。结果显示:区段煤柱宽度20 m尺寸明显偏大,该地质条件下,区段煤柱宽度极限最小数值为13 m左右,考虑到工程地质条件的复杂性及安全性,区段煤柱选择15 m比较合理。     

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。     

常村煤矿区段煤柱尺寸数值模拟研究

针对常村煤矿区段煤柱尺寸优化问题,采用FLAC3D建立考虑上、下工作面采动影响的数值模型,对煤柱及回采巷道围岩进行分析。结果表明:现场煤柱宽度27m条件下,回采巷道在报废时煤柱两侧塑性破坏范围及应力峰值不对称,弹性核宽度减小至13m;考虑安全系数1.3,则煤柱宽度增加至35m较为合理;工作面距测站50m~60m时煤柱应力及塑性破坏范围开始快速增大,巷道变形量也开始快速增大,因此超前支护距离应大于60m。     

长壁工作面合理区段煤柱宽度的留设

根据察哈素煤矿地质条件,应用极限强度理论计算方法计算出了长壁工作面护巷煤柱的合理宽度;采用FLAC3D对长壁工作面区段煤柱宽度为10,15,20 m 3种条件下的塑性破坏范围和应力分布特征进行了模拟,结果表明,煤柱的塑性区范围随煤柱宽度的增加而减小,二次采动影响大于一次采动影响;煤柱内的应力大小随煤柱宽度的不同而变化,曲线整体呈上凸趋势的应力分布规律;综合理论计算与数值模拟结果,获得了该矿合理的区段煤柱宽度为12 m。将结果应用于现场,利用声波探测仪在现场对巷道11个位置的松动圈进行了观测,验证了区段煤柱尺寸的合理性,提高了回采率。     

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。     

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。     

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。     

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．     

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．     

浅埋大采高综放开采煤柱矿压显现规律研究

浅埋深大采高综放开采,因基岩厚度薄,工作面动载明显,区段煤柱宽度通常难以合理确定.通过在工作面区段煤柱内沿走向方向布置应力传感器,研究了煤柱受采动影响全过程的矿压显现规律.煤柱受工作面采动影响作用后,应力呈不对称的马鞍形分布,并且应力变化滞后于工作面的推进,靠近工作面采空区侧的应力集中系数要大于实体煤侧,2个马鞍形峰值问还存有8 m左右宽度的低应力区,与离散元数值模拟结果相吻合,结果表明:煤柱内存在低应力弹性核区,经方案进行对比,确定合理煤柱宽度为20 m.     

综采面区段煤柱矿压规律与合理宽度研究

为了掌握综采工作面区段煤柱矿压显现规律,确定煤柱合理宽度,实现安全高效高回收率回采,以黄玉川煤矿4#煤层首采面为工程背景,采用数值模拟、理论分析、应力实测法进行了相关研究。结果表明:①区段煤柱进入采空区前,应力增幅缓慢,塑性破坏区域宽度一般在2 m;而进入采空区后,煤柱应力增长极快,应力增幅呈现倍数增长,煤柱破坏深度也达到了8 m。由此说明,煤柱支承压力的增幅主要是由于采空区上覆岩层压力造成的,且决定了对煤柱的破坏性作用。②通过理论分析、数值模拟、实测分析3种方法得到的区段煤柱合理宽度,结果相近,具有一定的设计参考价值。     

弱胶结软岩沿空掘巷区段煤柱宽度优化研究

沿空掘巷为无煤柱护巷技术的重要组成，合理的煤柱宽度对巷道围岩控制非常关键。以弱胶结软岩沿空巷道区段煤柱为研究对象，采用理论计算与现场实测相结合的研究方法，设计确定小煤柱沿空掘巷区段煤柱宽度范围，并经模拟对煤柱宽度优化，得到最优的煤柱宽度。弹塑性理论与现场实测综合分析表明，工作面回采后侧向支承压力峰值距煤壁13.83 m,即塑性区宽度约14 m;通过数值模拟优化，确定该条件下小煤柱的宽度为5～8 m;考虑到小煤柱锚固支护和巷道掘进片帮等因素，确定小煤柱宽度为5.78～8.50 m。确定合理的煤柱尺寸可对煤柱与回采巷道变形实现有效控制，在安全生产前提下，提高煤炭资源的回采率。     

浅埋工作面区段煤柱留设尺寸优化研究

为了掌握浅埋煤层矿压变化规律，同时解决因煤柱留设不合理而造成的煤炭资源浪费问题，以榆林双山煤矿308工作面与306工作面为工程背景，通过理论计算、数值模拟及工业性试验等方法，对306工作面区段煤柱合理留设尺寸展开研究。研究结果表明：极限平衡理论分析得出，煤柱内部弹性核区的宽度为3.8 m,区段煤柱极限宽度为11.4 m;数值模拟结果与现场实测数据相吻合。结合工作面实际生产地质条件，确定306工作面合理煤柱留设尺寸为11.5 m,并提出相应的巷道围岩支护方案。研究成果为浅埋煤层区段煤柱的尺寸留设提供了理论支持和技术指导，有助于有效提高煤炭回采率。     

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.