错层位巷道布置工作面矿压显现规律数值模拟研究

基于错层位巷道布置工作面矿压显现特征,应用FLAC3D数值模拟技术对首采工作面的巷道矿压显现规律、接续工作面回采巷道布置在采空区下的巷道应力分布特征进行分析,得出了错层位巷道布置系统的应力分布特征,以及巷道的塑性区范围和位移量较留煤柱小的结论。     

斜交煤柱下动压巷道稳定性分析

阳泉一矿15#煤层8902工作面斜交布置在12#煤层残留煤柱下方,由于煤柱集中应力作用,加之本工作面采动应力等的影响,使得工作面巷道变形严重,维护极其困难。应用理论分析、FLAC3D数值计算对上方斜交煤柱集中应力与本工作面采动应力耦合动态应力场时空演化进行了分析,得出巷道与煤柱不同空间关系下应力场对巷道变形的影响规律。上述结果与8902工作面进风巷道变形的观测数据相吻合,为阳泉矿区煤柱下巷道布置和维护提供了理论依据。     

采空区残留煤柱内巷道布置与围岩控制技术

以俄霍布拉克煤矿18m残留煤柱内巷道布置为研究背景，综合运用现场实测、理论分析和数值模拟等方法，研究了采空区残留煤柱的应力环境和变形状态，分析了不同宽度窄煤柱条件下煤柱垂直应力分布、变形机理及塑性分布状态，综合确定了采空区残留煤柱内巷道布置的窄煤柱宽度为4.0m。在此基础上，提出了残留煤柱内巷道围岩控制原则和技术，并进行了工业性试验，试验巷道实际维护效果良好。     

残留煤柱工作面巷道布置及卸压控制研究

针对历史遗留保护煤柱和边角煤等遗煤资源复采时,应力环境复杂、围岩条件恶劣,回采巷道受地压影响显著、布置困难、安全性差等难题,以山西潞安王庄煤矿52采区残留煤柱工作面回收为研究背景,基于残采工作面周围采空区分布形态差异,将残采工作面边界分为规则采空区边界、混合采空区组合边界和不规则采空区边界等3类。采用数值模拟方法揭示了残采工作面应力分布特征:(1)对于规则采空区边界,应力呈对称马鞍形分布;(2)对于混合采空区组合边界,区段煤柱边缘应力卸载,应力向混合采空区组合边界中部转移,导致该区域应力集中程度高,影响范围扩大;(3)对于不规则采空区边界,采空区拐角区域叠加应力使得煤体破坏,集中应力向拐角深部区域转移,该区域垂直于残采工作面走向方向上,应力集中系数2.2,平行于残采工作面走向方向上,拐角两侧均存在应力集中区,应力集中系数均为2.0。在此基础上,提出了残采工作面巷道布置原则:巷道必须避开采空区边界的应力叠加区和采空区拐角的拉剪破坏区,确定了残采工作面巷道布置方式,得到了5个典型的煤柱宽度:d₁=5 m,d₂=20 m,d₃...     

屯留煤矿高瓦斯厚煤层巷道布置技术

针对屯留煤矿原有的巷道布置形式,在保证两进两回通风方式的基础上,改变巷道掘进顺序和煤柱宽度,使得煤柱较小的中间巷仅受1个工作面采动支承应力作用,显著改善巷道维护状况.在相邻工作面之间采用合理的煤柱宽度,减少采动支承应力的作用,同时提高采区采出率.通过UDEC软件进行数值模拟,分析巷道围岩在不同煤柱宽度下位移、应力和塑性区的分布与变化规律,确定合理的煤柱宽度,为矿井的安全高效回采提供了依据.     

迎采掘进巷道合理煤柱宽度确定

针对东易煤矿4102工作面回风巷道迎4101回采工作面掘进带来的巷道布置难题,综合数值模拟、理论计算等方法,对距4101工作面不同距离处的侧向支承应力分布、顶板挠度分布和不同宽度煤柱内部塑性区分布进行了分析。结果显示,支承应力和挠度值呈"驼峰状"分布;当巷道布置在挠度峰值内侧时,煤柱内部仍有弹性稳定区,保证了煤柱稳定性和承载能力;结合东易煤矿实际生产条件,最终确定了东易煤矿4102回风平巷的护巷窄煤柱宽度为7 m。     

综采工作面沿空掘巷巷道合理布置研究

为了确保沿空留巷巷道稳定性,研究了综采工作面沿空掘巷巷道合理布置,理论分析了沿空掘巷煤柱荷载,介绍了沿空留巷巷道布置原则,采用数值模拟软件,研究了沿空留巷煤柱宽度留设对巷道稳定性影响及巷道沿不同层位掘进时巷道垂直应力、塑性区分布以及巷道围岩变形。研究得出,沿空留巷煤柱宽度留设宽度为20 m,巷道沿顶板掘进更容易支护。     

近距离煤层群上煤层区段煤柱合理宽度研究

针对近距离煤层群上煤层留设的区段煤柱在煤柱下方形成一定区域的应力增高区,下煤层回采巷道受集中应力影响维护困难、严重影响正常生产这一难题,结合新柳矿地质条件采用UDEC2D数值计算及现场实测研究了煤柱下方底板集中应力分布特征,分析了下煤层回采巷道的布置方式对巷道围岩变形的影响,研究表明:上煤层残留煤柱越大,底板应力集中系数越大;在上煤层残留煤柱集中应力影响和本煤层工作面采动引起的应力重新分布耦合作用下,回采巷道顶底板及两帮移近量接近2000mm,巷道变形破坏严重。提出把巷道布置在采空区下方应力降低区内,减少本煤层区段煤柱宽度以及加强巷道超前支护可保证下煤层巷道稳定。     

大煤柱内沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定

大煤柱内沿空掘巷是基于工作面双U型巷道布置方式提出的一种新技术,本文针对其具体生产地质条件,运用极限平衡理论、数值分析和现场实践相结合的方法,得出大煤柱内沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律和煤柱应力分布、巷道围岩应力分布、巷道围岩塑性区分布、巷道围岩变形与煤柱宽度的关系及窄煤柱宽度的极限平衡理论计算6个方面综合考虑窄煤柱的宽度,最终确定窄煤柱宽度为5 m,并深度分析了本区段工作面回采对窄煤柱和宽煤柱围岩应力分布规律的影响。     

回采边角煤巷道布置及支护形式研究

凤凰山矿2313东小块段工作面采用留小煤柱沿空掘巷,既达到回收煤柱的目的,又避开峰值压力区,有利于巷道的掘进和维护。在支护设计中,采用锚、棚联合支护,充分利用了棚式支护和锚杆支护的优点,保证了安全生产,为残留煤柱采面巷道布置和支护开辟了新的途径。     

注浆技术在沿空掘巷围岩加固中的应用

针对沿空掘巷护巷煤柱两侧松散破碎区不起承载作用的现象,通过注浆加固的方法,将巷道侧煤柱松散破碎区的煤体加固,达到减小护巷煤柱宽度的目的。阳煤五矿8407工作面沿空掘巷煤柱宽为10 m,受煤柱两侧松散破碎区的影响,巷道变形量较大。在巷道侧煤柱松散破碎区内进行了注浆加固试验,通过注浆加固试验段巷道与未注浆加固段巷道变形量、围岩应力的观测对比可知:注浆加固试验段破碎区承载力明显大于未注浆加固段破碎区的承载力,巷道变形量明显小于未注浆加固段巷道变形量。     

综放工作面区段煤柱合理留设研究

为合理留设某矿综放工作面的区段煤柱,保证回采巷道稳定和提高煤炭资源采出率,采用理论计算、FLAC 3D数值模拟和现场实测等综合研究方法对综放工作面区段煤柱留设进行研究。通过沿空煤体力学状态分析,得出应力极限平衡区宽度为1.77 m,应力降低区位于距巷帮侧8 m范围内,应力峰值影响区位于距巷帮侧8~45 m内,原岩应力区位于距巷帮侧45 m以远;通过理论计算与FLAC 3D数值模拟对不同区段煤柱宽度(3、5、7、10、15、20 m)的应力场和位移场特征进行分析后,确定合理的区段煤柱宽度为5 m;通过现场实际监测对上述研究成果进行了验证。结果表明,当区段煤柱宽度为5 m时,可兼顾煤炭资源回收和巷道优化布置,该区段煤柱留设方法可为类似条件下的工程实践提供依据。     

强动力条件下沿空掘巷煤柱稳定性及合理留设分析

针对强动力条件下煤柱的稳定性和合理留设问题,以高家堡煤矿204工作面为研究背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对比分析了4~30 m煤柱的应力分布和变形破坏特征,确定了留设煤柱宽度为6 m。通过分析变形特征和支承压力分布特征,将煤柱稳定状态分为破裂区、卸载区、弹性区3个区;分析认为,宽度合理留设应考虑使巷道处于应力降低区、煤柱自身稳定性、有利于提高煤炭采出率、满足隔离采空区需要的4大原则。现场实践表明,巷道掘进采用该煤柱宽度之后,巷道浅部围岩变形量小且易于控制,取得了良好的施工效果,既提高了煤炭回采率又便于防冲安全管理。     

采动巷道围岩非均匀变形特征及稳定性控制技术研究

受到原岩应力与采动应力叠加影响的巷道会产生非均匀变形,甚至发现顶板事故,采动巷道围岩稳定性控制是实现矿井安全高效开采的关键。针对长岭一号煤矿152106工作面轨道巷受到采动影响变形严重的问题,采用现场监测、数值模拟等研究方法,分析了采动巷道围岩变形特征及塑性区演化规律。结果表明：在采动影响下,巷道围岩变形呈非均匀特征,工作面前方巷道围岩变形量小于工作面后方,巷道煤柱侧变形量大于煤壁侧,顶板出现离层并且靠近煤柱侧底鼓量更大,局部可达400mm|工作面前方最大主应力、主应力比值、塑性区范围均小于工作面后方,塑性区呈椭圆形分布,巷道围岩位移量与塑性区范围具有一致性。据此提出了补强支护方案,即顶板补打锚索、煤柱对穿锚索及打设单体液压支柱,现场试验结果表明轨道巷煤柱帮变形减少了65%,巷道底鼓量260mm,工程应用效果较好。     

留底煤掘进双巷布置大采高工作面巷间煤柱尺寸优化研究

确定巷间煤柱合理尺寸是保证留底煤掘进双巷布置大采高工作面安全、高产与高效的关键所在。以某矿122106大采高工作面沿底掘进胶运巷和辅运巷之间的护巷煤柱为工程背景,对工作面生产地质条件展开现场调研,同时原位测试巷道围岩地质力学参数。基于上述原始数据理论,估算出煤柱极限强度与合理的煤柱宽度范围,通过数值试验研究手段,分析初步选定宽度煤柱条件下,二次回采阶段巷道围岩及煤柱内部应力、位移和塑性破坏特征。结果表明:煤柱的极限强度为50.48 MPa,合理的煤柱宽度为19.24~29.28 m。煤柱宽度20 m时,煤柱内塑性区是2个独立的区域;当煤柱宽度达到一定程度后,接续面回采对上个工作面侧煤柱应力影响较小,主要是对本侧煤柱影响较大;靠近煤柱侧顶板和帮部变形较大,垂直位移最大值集中在巷道肩角位置,顶板出现不均匀下沉;煤柱核区内垂直应力均小于其极限强度,能保证稳定;煤柱最大垂直应力集中在两侧,靠近采空区的位置,煤柱中部存在较明显的应力下降区域。     

串草圪旦煤矿末采煤柱宽度合理留设

在工作面开采的情况下,末采煤柱宽度的合理留设是保持巷道稳定的关键因素,合理的煤柱留设不仅可以有效提高煤炭资源的回收率,还可以维护大巷的稳定性。本文以串草圪旦煤矿6102工作面为研究对象,运用数值模拟和理论分析相结合的方式,对末采煤柱的留设尺寸进行研究,通过对煤柱进行极限平衡计算,确定合理的煤柱尺寸上下限在15.00～32.54 m之间,并结合数值模拟对末采煤柱宽度为30.0 m、25.0 m、22.5 m、20.0 m和15.0 m等5种方案的巷道围岩应力及塑性区分布状态进行研究,确定了末采煤柱宽度为23 m。此时工作面的超前支承应力对联络巷的影响较小,且煤柱内存在10 m左右的弹性核区,可保证煤柱的稳定性和阻止采空区内的瓦斯涌入联络巷内。研究成果成功应用于工程实践,为类似条件下煤柱留设提供了有益借鉴。     

综采工作面窄煤柱沿空掘巷支护技术研究

为保证工作面最大程度回采资源的同时兼顾30407工作面运输巷安全掘进,根据现场地质条件,对30407工作面沿空掘巷煤柱留设尺寸进行数值模拟.可知:沿空掘巷留设煤柱为5m,对煤柱进行注浆加固,采取锚杆+金属网+梯子梁支护巷道,掘进期间巷道顶板和两帮最大变形量分别为23 mm、125 mm,满足巷道正常使用要求,且可增加2...     

五阳煤矿孤岛综放工作面合理护巷煤柱宽度研究

为确定五阳煤矿"孤岛"综放工作面合理护巷煤柱宽度,控制回采巷道变形破坏,以7603工作面为工程背景,采用三维有限差分软件FLAC3D,对不同护巷煤柱宽度条件下的回采巷道围岩应力分布和塑性区发育特征进行了模拟分析,结果表明:该工作面合理的护巷煤柱宽度为22.5m。     

综放工作面护巷煤柱的留设研究与控制技术

针对综放工作面厚煤层,过大的护巷煤柱造成煤炭资源浪问题,以串草圪旦煤矿6 102工作面为工程背景。结合运用理论分析、数值模拟与现场试验等方法,分析了不同宽度的护巷煤柱的应力及弹塑性区的分布规律,研究表明：（1）掘巷期间,随着护巷煤柱宽度的增大,6 103采空区侧的应力分布基本无明显变化,而6 102辅运巷道侧的应力分布为降低趋势,护巷煤柱中部应力叠加现象为降低趋势。（2）当护巷煤柱宽度大于15 m时,护巷煤柱两侧的塑性区范围基本无明显变化,护巷煤柱内的弹性区宽度随着护巷煤柱宽度的增大而增大。（3）回采期间,留设的护巷煤柱宽度大于14 m时,回采工作面附近的护巷煤柱存在弹性区,综合考虑合理的护巷煤柱的宽度为14 m。（4）现场实践证明巷道围岩得到了很好的控制。     

深部高应力双巷布置工作面煤柱宽度合理性研究

为确定深部高应力双巷布置工作面合理巷间煤柱宽度,提高巷道煤柱稳定性及资源回收率,以园子沟煤矿1022101工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟的研究方法,掌握巷道巷间煤柱应力分布规律,确定深部高应力巷间煤柱侧向支承压力分布特征,并采用FLAC3D数值模拟分析了工作面多次回采影响下的不同宽度(7m、10m、...