综放煤巷合理煤柱尺寸的物理模拟研究

本文是依据上榆泉矿10#煤层的地质条件，运用相似模拟理论制作了物理模型，主要对综放煤巷煤柱逐渐缩小时，巷道围岩破坏特征及顶帮变形量进行了研究。结论是当煤柱尺寸为16m时，煤巷围岩稳定性有明显变化；12．5～9m时，煤柱开始出现屈服；9～5．5m时煤柱发生明显破坏，煤巷围岩出现严重破裂，顶帮的破坏深均在3m左右；2．Om时直接顶和基本顶同时垮落。据此确定该矿10#煤层煤巷煤柱尺寸取为16m。     

高瓦斯综放工作面区段煤柱合理尺寸确定

为确定区段煤柱的合理尺寸,从保持煤柱稳定性所需宽度条件入手,建立煤柱两侧塑性破坏区理论计算公式。结合现场实测数据,提出留设煤柱宽度27、30、33 m 3种方案;利用FLAC^3D数值软件分析了下区段工作面回采时煤柱及巷道的应力场及塑性变形特征。研究结果表明,当区段煤柱宽度为27 m时,煤柱两侧应力集中现象明显,塑性破坏深度包络帮锚杆全长且巷道边缘处于应力增高区,不利于巷道稳定;当煤柱宽度达到30、33 m时,巷道围岩情况明显改善。综合考虑3个“有利于”原则,确定常村矿2207工作面区段煤柱合理宽度为30 m。     

综放面沿空掘巷合理区段煤柱尺寸的优化研究

 为了确定合理的沿空掘巷区段煤柱尺寸,结合沿空掘巷覆岩破断特征,掌握了覆岩破断结构的关键参数,理论分析了合理煤柱留宽,计算表明,在煤厚12m、机采高度3.5m的条件下,综放面区段小煤柱宽度以8.05~9.45m为宜。在此基础上,对8.05m、8.5m、9m、9.45m不同的煤柱宽度进行数值模拟,结果表明,煤柱宽度9.45m时,煤柱中部出现1.5~2m的弹性核,煤柱整体承载性能优于其他留宽方案,因此煤柱留宽最终确定为9.45m,该研究为8号煤层综放面沿空掘巷合理区段煤柱尺寸的确定奠定了基础。     

综放工作面沿空掘巷区段煤柱合理尺寸探索

以金达矿4203综放工作面回风顺槽护巷煤柱为研究对象,对合理的煤柱尺寸进行了探索研究.首先在分析实际开采地质条件的基础上,通过极限平衡理论分析得出采空区侧向塑性屈服区宽度为2.42 m,进而得出区段煤柱最小尺寸为4.82 m;其次通过数值模拟研究了不同尺寸区段煤柱应力分布规律和巷道围岩变形规律,综合确定区段煤柱尺寸为8...     

综放沿空异形煤柱广义尺寸效应研究

根据煤柱强度理论和限差分计算分析了尺寸效应对异形煤柱的影响，得出当煤柱宽度为5m～10m时，煤柱虽已破坏，但处于低应力区，只要采取一定的加固措施，使其为一整体，就基本能保证其稳定性；当煤柱宽度为10m-20m时，煤柱内塑性区已贯通，同时应力峰值未能发生转移，使煤柱一直承受较高应力，对煤柱稳定极为不利；当煤柱宽度为20m以上时，虽然应力峰值不发生转移，但煤柱内塑性区不贯通，煤柱中形成弹性核区，能很好抵抗峰值压力，但从资源角度考虑，20m以上煤柱不适宜做护巷煤柱；当煤柱宽度超过23m时，煤柱强度基本不增大的结论，对以后煤柱设计具有一定的参考价值。     

特厚硬煤层综放开采合理区段煤柱尺寸研究

 水帘洞煤矿3801综放工作面地质条件极其复杂,合理确定区段煤柱是实际遇到的工程难题。通过采场前后方侧向应力场与位移场在线观测,获得了综放沿空实体煤侧向应力分布规律及变形情况;通过数值模拟得到了不同煤柱尺寸沿空实体煤侧向应力分布变化规律。综合分析得到了合理煤柱留设尺寸,为彬长矿区同煤系特厚硬煤层综放开采确定合理煤柱尺寸提供了科学依据。     

综放沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定

针对淮南新区13煤，应用FLAC软件模拟综放沿空掘巷留设不同宽度煤柱时围岩位移量的大小，并结合“软”、“中硬偏软”两个具有代表性的煤巷进行的工业性试验，进一步总结出这类煤层综放沿空掘巷要留设的最佳煤柱宽度及特殊的支护手段，对这类巷道的锚杆支护技术有极大的参考价值。     

综放工作面区段煤柱合理宽度的数值模拟研究

为了有效测定厚煤层工作面的煤柱合理宽度,针对1208工作面生产地质条件,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,对合理的煤柱宽度进行了研究。通过理论计算,初步确定了区段煤柱留设25 m,运用数值模拟分析了区段煤柱内应力分布规律,在煤柱宽度在15~22 m时,应力值处于“谷底”,且处于弹性区。现场应用表明,巷道顶底板移近量最大为169 mm,两帮移近量最大为383 mm,巷道维护效果好,煤柱稳定。研究成果可为该矿后续的工作面区段煤柱尺寸留设提供借鉴。     

综放工作面煤柱尺寸对覆岩运移规律的影响研究

针对江仓娘姆特矿地表覆盖多年冻土层的具体地质条件,通过相似模拟和数值模拟的方法研究了区段煤柱尺寸对煤层覆岩垮落特征和地表多年冻土层变形破坏规律的影响。研究结果表明:煤柱宽度对工作面局部覆岩垮落高度和结构特征均存在一定的影响,但是对覆岩垮落高度的影响不大。随着煤柱宽度增加,地表冻土层的竖直位移量逐渐减小,但水平位移变化不大,冻土层与覆岩之间的离层现象逐渐消失。     

刀柱遗煤下综放开采数值模拟分析

以白家庄矿9#煤层39713工作面开采技术条件为基础,运用数值模拟软件FLAC3D建立数值模型,对刀柱遗煤下的开采工作面和巷道围岩宏观力学场进行系统分析和研究,获得了包括工作面煤层及周围岩体在内的三维力学场分布、破坏场特征和位移变化规律,揭示了刀柱遗煤下综放工作面的力学场分布规律及变化特征。     

综放工作面端头放煤工艺试验研究

放项煤开采技术已在杨村煤矿易自燃煤层不同地质条件下得到了广泛应用。为了提高采煤工作面采出率,防止工作面端头和拐头遗留的碎煤自燃发火,该矿进行了端头放顶煤试验研究,并与端头不放顶煤进行了比较。试验证明端头放顶煤时工作面前方移动支承压力影响区范围将增加,但矿压显现并不十分剧烈,工作面采出率可提高2％～8．7％,经济效益十分显著。     

综放沿空掘巷护巷窄煤柱留设宽度优化设计研究

护巷窄煤柱的合理留设是综放沿空掘巷技术成功实施的关键问题。基于采空侧煤体倾向支承压力分布特征以及护巷煤柱体的极限平衡理论,确定了护巷窄煤柱合理留设宽度的上、下限值解析表达式,结合山东某矿3309综放工作面的采矿地质条件,认为护巷窄煤柱合理留设宽度范围为4.1~7.2 m。为了进一步优化设计护巷窄煤柱的留设宽度,采用数值模拟方法对合理取值范围内的护巷窄煤柱留设宽度进行对比分析,认为3309综放工作面护巷窄煤柱的最优留设宽度为5m。将上述研究成果成功运用于工程实践,现场实测数据表明,结合理论分析和数值计算综合确定的护巷窄煤柱最优留设宽度可以有效控制沿空巷道围岩变形量,有利于维护综放沿空巷道的整体稳定性。     

综放开采合理护巷煤柱宽度研究

根据新柏矿"两软一硬"复合顶板的5#煤赋存状况,通过理论分析和数值模拟,对不同煤柱宽度时沿空掘巷系统围岩应力分布和破坏特征进行了研究,对不同煤柱宽度时的巷道系统进行了综合分析和评价,确定了相邻工作面区段沿空掘巷留设煤柱的合理宽度,对类似综放沿空掘巷煤柱合理宽度的确定具有参考价值。     

煤柱宽度对综放工作面巷道位移的影响规律

应用现场实测和计算机数值模拟(FLAC3D)方法,研究调整并分析了不同煤柱宽度条件下,综放回采巷道围岩位移分布特征及其变化规律.研究结果表明,护巷煤柱的宽度不同,综放工作面巷道位移变形有很大差异,巷道围岩移动具有明显的采动影响近场效应;在一定的护巷煤柱宽度范围内,并非煤柱越宽越稳定,或在极窄小煤柱护巷条件下,将巷道布置在采空区边缘低应力区就有利于维护;合理的支护方式应能控制巷道呆动影响剧烈阶段的围岩变形,支护设计应从载荷控制向变形控制转变.     

综放工作面旋转下巷改造方案分析与应用

通过对扇形旋转工作面下巷采煤设备布置的特点与回采巷道掘进施工顺序分析研究,从现场具体情况出发,适当调整巷道适合的施工方位,改善采煤设备的布置空间,解决了下巷转载设备布置存在的难题。     

综放工作面采空区自然发火的数值模拟研究

采用有限元数值模拟方法求解了综采放顶煤工作面采空区风流运动规律的三维非定常气体渗流方程, 用该数值计算模型（ 软件程序） 能够较为有效地反映出采空区内的风流压力和速度分布情况, 结合实例, 给出了采空区内自然发火影响带与漏风风量的关系．     

特厚煤层综放开采沿空掘巷窄煤柱围岩控制

针对某矿特厚煤层综放开采沿空掘巷宽煤柱护巷时带来的巷道变形量大,煤炭损失严重等问题,提出了窄煤柱护巷技术.以该矿8305工作面为工程背景,结合内外应力场理论和极限平衡区理论,得出基本顶断裂线位置距采空区为3m,并最终确定窄煤柱宽度为6m.基于对特厚煤层窄煤柱护巷围岩控制难点分析,提出了顶板以高强高预应力锚杆支护系统、组...     

缓倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率数值模拟

建立了缓倾斜厚煤层综采长壁放顶煤二维颗粒流模型(PFC2d,Particle Flow Code-2d),根据实际生产情况,设计了16个正交实验.通过对试验数据进行回归分析,得出了顶煤厚度、顶煤垮落角、放煤步距、支架尾梁摆角与顶煤采出率的关系;运用方差分析法,将4个因素对顶煤采出率影响的显著性进行了研究,得出了顶煤垮落角对顶煤采出率影响特别显著,顶煤厚度、支架尾梁摆角对顶煤回收率影响比较显著,放煤步距对顶煤采出率的影响显著性较小的结论.