沿空掘巷不同煤柱宽度巷道围岩稳定性数值模拟

沿空掘巷能够提高煤炭采出率和经济效益,在全国范围内被广泛应用。通过Phase2对不同煤柱宽度的沿空掘巷巷道围岩稳定性进行数值模拟,分析总结了随煤柱宽度增加巷道围岩的应力分布规律及巷道围岩位移发展规律,确定合适的煤柱宽度为5-10 m。结果表明,Phase2能够有效地进行沿空掘巷数值模拟计算,可为实际生产提供理论依据。     

基于煤柱应力实测的沿空掘巷煤柱宽度留设与围岩控制技术

针对复合顶板沿空巷道煤柱合理尺寸难以确定及支护困难等问题,以泊江海子矿3-1煤层一面三巷布置的工作面为工程背景,采用理论分析和现场实测的方法,研究工作面回采后煤柱应力的分布规律。现场实测结果表明,工作面回采后煤柱应力沿侧向可分为低应力区和高应力区,低应力区距采空区边缘距离为14.5m,高应力区距采空区边缘距离为14.5～20m,最大应力峰值为29MPa,考虑到煤层裂隙发育、煤壁片帮等因素,综合确定沿空掘巷煤柱宽度为9m。同时结合具体地质条件进行沿空掘巷支护方案设计及矿压观测,巷道支护实践表明,试验巷道采用所确定的煤柱宽度及锚索网支护参数后,巷道围岩稳定,实现了工作面安全高效开采。     

不同煤柱宽度厚煤层沿空掘巷围岩变形研究

为探究不同煤柱宽度条件下厚煤层沿空掘巷围岩的变形特征,采用FLAC3D数值模拟软件,建立了不同煤柱宽度条件下的沿空掘巷围岩变形数值计算模型.通过对数值模拟模型进行合理的参数选择及运行计算,详细分析了不同煤柱宽度条件下沿空掘巷的顶板下沉量、底板鼓起量、两帮变形量.结果 表明:随着煤柱宽度的增加,沿空巷道的顶板下沉量、底板...     

厚煤层沿空掘巷合理煤柱宽度研究

为确定厚煤层沿空掘巷合理的区段煤柱留设宽度,文章以寺家庄煤矿15119工作面回风巷为工程背景,通过数值模拟与现场实测的方法,分析了不同区段煤柱留设条件下沿空掘巷巷道围岩的变形特征,确定了合理的沿空掘巷区段煤柱留设尺寸,主要结论如下：1）数值模拟结果显示,巷道顶板靠近煤柱一侧的下沉量明显大于靠近实体煤一侧的下沉量、巷道左帮和巷道右帮靠近顶板的移近量明显大于左帮靠近底板的移近量;2）数值模拟结果显示,随着区段煤柱留设宽度的增加,沿空巷道的顶板下沉量、左帮移近量和右帮移近量逐渐减小,且其减小幅度也逐渐降低,并最终确定15119回风巷沿空掘巷的区段煤柱留设宽度为8m;3）现场监测结果显示,随着观测时间的不断增加,15119回风巷巷道顶板下沉量不断增加,最终测站1和测站2的巷道顶板的下沉量稳定在55mm左右。     

青洼煤矿沿空巷道应力分布特征与合理煤柱宽度确定

青洼煤矿为减少煤炭资源浪费,取消工作面区段大煤柱,根据2203与2205工作面实际情况设计小煤柱沿空掘巷。先采用煤柱极限平衡理论计算煤柱宽度,并通过FLAC3D数值模拟软件对不同宽度煤柱下围岩变形进行分析,得出满足工作面掘进和回采期间的煤柱宽度为6 m。     

特厚煤层沿空巷道煤柱留设宽度研究

针对特厚煤层综采工作面的回采巷道护巷煤柱宽度留设的问题,以南阳坡煤矿6104工作面回风顺槽为工程背景,采用数值模拟的方法,研究了不同宽度煤柱下的垂直应力及塑性区分布规律。研究结果表明:煤柱宽度在5～15 m时未出现弹性核区,宽度为20 m时出现弹性核区,平均7 m,煤柱的整体变形不大,处于稳定状态,煤柱宽度大于20 m,弹性核区宽度也渐渐增大;当煤柱宽度为20～30 m时,垂直应力出现双峰值,且随煤柱尺寸变大,峰值有所减少。综合考虑,留设护巷煤柱的最优宽度为20 m。     

动压沿空掘巷煤柱宽度留设数值模拟研究

通过FLAC~(3D)对留设煤柱宽度为4、6、8 m分别进行模拟,对比分析各方案巷道围岩垂直位移、水平位移及塑性区分布。研究表明:煤柱宽度为8 m时巷道围岩垂直位移和水平位移最小,塑性区范围最小。所以选取8 m煤柱宽度为该煤矿7112运输巷的留设煤柱宽度。     

煤柱宽度对回采巷道围岩稳定性的影响

结合实例分析了煤柱宽度对回采巷道围岩稳定性的影响程度.     

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。     

沿空掘巷煤柱宽度与支护参数的研究与应用

为了提高煤炭资源采出率,同时也为了保证巷道的稳定性,提出了在潞宁煤矿2号煤层开采时采用小煤柱沿空掘巷技术,根据煤岩层物理力学属性,建立了数值模型,通过分析不同宽度条件下的煤柱破坏状态、应力场范围及巷道围岩变形量等3个因素来确定沿空掘巷的合理煤柱宽度,进而确定了沿空巷道的支护参数.采用上述技术措施以后,该工作面的煤炭损失量减少了13万t左右,煤炭损失率降低了近20%,且巷道在采动影响下的顶底移近量小于468 mm,两帮移近量控制在835 mm 以内.研究实践结果表明:在沿空掘巷采用留设小煤柱配合树脂加长锚固锚杆组合支护系统的方案是合理可行的,能够使巷道位于应力较低区域、巷道变形量较小,实现安全生产.     

温庄煤业15106回风巷沿空掘巷围岩控制研究

以温庄煤业15106回风巷沿空掘巷的巷道布置及围岩控制为工程背景,借助现场实测、理论分析等手段,依据UDEC多边形破坏准则建立了Trigon数值模型,分析15106回风巷邻近采空区侧向支承应力分布范围,并进一步分析了不同宽度煤柱内应力、裂隙扩展特征及巷道围岩变形规律,基于裂隙闭合区长度确定了15106回风巷合理窄煤柱宽度为5 m。提出了高强锚杆锚索配合钢筋梯子梁支护技术,矿压观测结果表明,当煤柱宽度为5 m时巷道围岩的变形量较小,高强锚杆锚索支护结构能够稳定承载,同时煤柱中部存在一定长度的裂隙闭合区,验证了5 m煤柱宽度及围岩控制技术的合理性。     

遗留煤柱下近距离特厚煤层临空掘巷合理煤柱尺寸北大核心

选择合理的护巷煤柱尺寸是临空掘巷成功和安全的前提;以某矿30503工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法,对上覆遗留煤柱和本煤层相邻采空区条件下临空掘巷区段煤柱的合理尺寸进行了研究。结果表明:通过理论分析遗留煤柱沿底板应力变化规律,确定区段煤柱留设尺寸范围应在7~10 m之间;运用数值模拟分析了不同煤柱宽度条件下临空巷道煤柱应力和变形破坏规律,综合理论分析和数值模拟得出留8 m煤柱合适。现场监测结果表明,留8 m煤柱时,临空巷道顶板最大变形量为359 mm,两帮变形量为66 mm,巷道围岩变形稳定,能够满足现场实际生产要求。     

倾斜特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定性研究

为提升矿井采掘接续能力、实现煤炭资源的精采细采,改变以往留设大煤柱导致回采率低的现状,以石槽村煤矿211203工作面回风巷为工程背景,在研究综采工作面采动矿压显现规律基础上,对比分析了巷道3种布置方式的优缺点,提出上覆岩层协同控制系统,分析窄煤柱沿空巷道围岩结构体系各组成元素对上覆岩层的协同控制作用,给出了沿空掘巷围岩控制方法,具体优化方法为：①确定窄煤柱合理留设宽度使新掘巷道处于最佳应力环境以确保煤柱稳定性;②应用钻孔卸压技术、“三高”锚杆(索)支护技术增强巷道围岩自身承载能力。结合现有支护经验和具体地质条件,设计了211203综采工作面回采巷道围岩变形控制具体支护方案,重点控制煤柱三角区域、肩窝、底角等薄弱部位的稳定。应用表明现场支护效果较好,能满足巷道使用要求。

     

沿空掘巷窄煤柱宽度确定

沿空掘巷是我国煤矿回采巷道布置和维护的一种技术。本文针对具体生产地质条件,运用极限平衡理论、数值分析和现场工业性试验相结合的方法,通过应力场分析,得出：煤宽为3~5m时,垂直应力分布近似呈钝角三角形;煤宽为5~8m时,垂直应力分布近似呈锐角三角形;煤宽为8~10 m时,垂直应力分布近似呈梯形。通过位移场分析,得出煤柱向巷道内位移普遍大于向采空区侧位移,且随着煤柱宽度增大向巷道内位移增大,向采空区侧位移相对影响较小。最后得出沿空掘巷窄煤柱宽度的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律和应力场分布、位移场分布、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5个方面综合考虑窄煤柱的宽度,最终确定窄煤柱宽度为5m。现场工业性试验表明,沿空掘巷巷道变形大、破坏严重的现状得以改善。     

沿空掘巷煤柱合理宽度分析及确定

针对大部分煤矿沿空掘巷煤柱留设不合理造成煤炭资源浪费以及巷道难以维护的难题,采用数值模拟和力学分析相结合的方法,得到了采空区边缘区域应力峰值与原岩应力之间的应力集中系数,结合弹塑性力学计算最终确定了合理的煤柱宽度并应用于工程实践,为相似矿井煤柱宽度留设提供了借鉴。     

综放沿空留巷围岩控制技术分析

针对常村矿S2-6综放工作面的具体地质采矿条件和现有支护状况，分析了S2-6综放工作面沿空留巷的技术措施。在实测资料基础上，分析了综放沿空留巷围岩控制效果，得出的结论对综放沿空留巷推广应用具有指导意义。     

深部煤炭原位气化开采关键技术及发展前景

以钱营孜煤矿W3₂20机巷为工程背景,基于采空侧煤体内外应力场分布特征及护巷窄煤柱的极限平衡理论,结合矿井具体地质条件,确定窄煤柱合理留设宽度;采用FLAC^3D数值模拟软件分析相邻工作面回采及掘进沿空煤巷穿越断层破碎带条件下的不同剖面位置围岩应力分布状态和塑性破坏响应特征,明确窄煤柱沿空煤巷过断层破碎带围岩控制的难点与巷道支护对策,并针对性地提出“超前注浆加固+高强度高预应力锚杆+顶板补强长锚索+KTM4钢带+菱形钢筋网”联合支护技术。研究发现：基于理论计算与现场实际,确定缓倾斜中厚煤层沿空煤巷过断层破碎带护巷窄煤柱宽度留设的合理范围为5.2~7.1 m;模拟开挖沿空煤巷穿越断层时,巷道断面发生改变,应力发生较大调整,实体煤侧与煤柱侧不再有应力集中现象,煤柱受力极弱,煤巷围岩塑性破坏范围进一步扩大,巷道发生剧烈挤压变形。工程实践表明,支护完成36 d后巷道收敛变形趋于稳定,煤柱侧顶板、实体煤侧顶板、煤柱帮及实体煤帮最大变形量分别为66、62、59、47 mm,且本工作面回采期间,沿空煤巷整体变形量较小,没有影响工作面的正常回采,6 m窄煤柱和强力联合支护技术保证了沿空煤巷过断层破碎带围岩的稳定。

     

综放切顶沿空留巷围岩变形特征分析及防治

为了掌握高地应力条件下综放沿空留巷围岩变形与破坏特征,以古汉山矿1604工作面为工程背景,采用理论分析的手段研究分析了综放沿空留巷围岩变形破坏形成机制,并提出采用预裂爆破切缝、强帮护顶等围岩控制措施,总结了综放沿空留巷技术原理,确定了沿空留巷支护参数,最后在现场进行了工业性试验。研究结果表明:沿空留巷巷道整体稳定性好,顶底板最大移近量为240～320mm,两帮最大移近量为360～410 mm,支护效果良好,成巷效果较好;解决了采掘接替紧张、巷道维护困难的难题,满足了安全生产需要,提高了煤矿生产效率。     

综放开采沿空留巷围岩变形特征

为研究综放开采沿空留巷围岩变形特征,以山西铺龙湾煤业有限公司4102综放工作面为工程背景,从理论层面分析了沿空留巷围岩大变形机理,发现4102综放工作面沿空留巷围岩发生大变形主要原因是基本顶关键块体断裂回转使留巷位置由低值应力区变为高值应力区,在此基础上采用FLAC3D软件对沿空留巷围岩应力分布规律及变形特征进行分析。结果表明在支护初期巷旁支护体垂直应力为1.5 MPa,巷道围岩水平位移极小,当基本顶发生断裂后,巷旁支护体垂直应力增加,最大达3.22 MPa,此时的变形速率也达到最大,随着上覆岩层触矸,巷道围岩垂直应力及两帮变形速率也逐渐稳定。