基于地应力测量的综放沿空顺槽合理护巷煤柱尺寸的数值模拟研究

 地应力是地下工程围岩变形、破坏的根本渊源,地应力的大小和方向是进行地下各种岩土工程稳定性分析的主要依据。综采放顶煤是目前厚煤层普遍采用的开采方法,合理的护巷煤柱尺寸不仅对工作面提高煤炭回收率,而且对消除因煤柱引起的灾害和不利影响具有重要意义。本文针对姚桥煤矿具体地质技术条件,采用空芯包体应力解除测量技术在－650水平东七煤仓附近的7#煤层老顶砂岩中进行了地应力测量,分析得出了三维地应力结果。在此基础上,采用数值模拟计算方法,对姚桥煤矿中央采区7001综放工作面沿空顺槽护巷煤柱宽度进行了优化分析,得出了护巷煤柱的合理尺寸。工程实践表明,该方法确定的煤柱尺寸合理、可靠,为综放回采巷道的合理布置及护巷煤柱参数的合理确定提供了科学依据,这对于高地应力区域巷道合理护巷煤柱宽度的留设具有重要参考意义。     

临涣矿风巷不同采动条件煤柱留设数值模拟研究

对临涣煤矿843风巷在受不同采动影响,以及不同的护巷煤柱尺寸情况下的支护效果进行了FLAC数值模拟分析,揭示了相邻煤层开采时,上部煤层工作面对下部煤层影响的范围和应力变化情况,探讨了在巷道受到不同的采动影响时,巷道保护煤柱的合理尺寸.     

近距离煤层外错布置巷道支护技术研究

以山西省晋能集团盛平煤矿3#煤近距离煤层开采为研究背景,针对下层煤工作面巷道外错布置于上层工作面煤柱下方,巷道顶板破碎支护效果差的问题,采用FLAC3D数值模拟方法对下层工作面巷道外错布置于煤柱下方时的应力分布情况及围岩变形情况进行了研究,对类似近距离煤层工作面巷道的支护具有重要的借鉴意义。     

保德煤矿8~#煤层护巷煤柱合理宽度的确定

针对保德煤矿8~#煤层水平应力大,采用宽度为35m的护巷煤柱仍难以保障巷道的稳定性,同时使煤炭的采出率和经济效益降低的问题。在8~#煤层顶板结构及地质条件基础上,采用理论研究、数值模拟、现场测试相结合的方法,得出8~#煤层护巷煤柱采用留小煤柱的方法,即采用宽度为12m的护巷煤柱。通过松动圈测试试验结果分析表明:留设12m护巷煤柱宽度实验效果较好,为保德煤矿护巷煤柱合理宽度的确定提供了科学依据,保证了8~#煤层的安全高效开采。     

房式采空下回采巷道合理布置及围岩控制技术研究

以山西省唐山沟煤矿12#煤层8208工作面的11208带式输送机顺槽巷为工程背景,分析下煤层回采巷道受上方遗留煤柱应力集中影响下的围岩应力分布规律,采用理论分析和UDEC离散元数值模拟相结合的方法,研究得出11#煤层遗留煤柱产生的应力集中对下方12#煤层11208带式输送机巷的影响、11208带式输送机巷在掘进和回采过程的围岩应力分布情况、确定12#煤层回采巷道合理位置、提出采用锚杆+桁架锚索联合支护形成的锚固结构对围岩的约束作用,实现有效控制巷道围岩变形。工程实践验证了该支护指导思想和技术的科学性。     

保德煤矿8~#煤层护巷煤柱合理宽度的确定

针对保德煤矿8~#煤层水平应力大,采用宽度为35m的护巷煤柱仍难以保障巷道的稳定性,同时使煤炭的采出率和经济效益降低的问题,在8~#煤层顶板结构及地质条件基础上,采用理论研究、数值模拟、现场测试相结合的方法,得出8~#煤层护巷煤柱采用留小煤柱的方法,即采用宽度为12m的护巷煤柱。通过松动圈测试试验结果分析表明:留设12m护巷煤柱宽度效果较好。该方法确定的煤柱宽度科学、可靠,为保德煤矿护巷煤柱合理宽度的确定提供了科学依据,保证了8~#煤层的安全高效开采,经济效益显著提高。     

深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定

针对深部煤层群沿空掘巷具体生产地质条件,采用理论分析、数值计算及现场试验相结合的方法,得出深部煤层群沿空掘巷护巷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、巷道围岩变形与煤柱宽度的关系及护巷煤柱宽度的理论计算5个方面综合考虑护巷煤柱的宽度,尤其充分考虑了下层煤回采对上层煤沿空掘巷护巷煤柱宽度大小留设的影响。现场试验结果表明：该方法确定的煤柱宽度科学、可靠,为深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定提供了科学依据,改善了深部巷道维护困难的局面和提高了煤炭资源采出率。     

炉峪口煤矿近距离煤层巷道外错式布置技术分析

对炉峪口煤矿3401工作面外错式巷道布置进行了可行性分析;确定了近距离煤层中上部煤层塑性煤柱护巷宽度和下部煤层外错式巷道布置参数的方法;并通过上部煤层煤柱优化、下部煤层煤柱稳定性的分析,结合实际确定了巷道外错距离及布置方案.     

采空区煤柱下沿空留巷围岩破坏特征和控制技术研究

中兴煤矿1204下工作面开采2#下煤层,与2#煤层间距3m左右,巷道顶板薄、破碎,基于中兴煤矿1204下工作面材料巷沿空留巷工程实践,结合UDEC数值模拟对采空区煤柱下沿空留巷围岩破坏特征进行了研究,并提出用短锚索对巷道进行支护,取得了良好的效果。     

大采高大跨度工作面护巷煤柱留设宽度合理性分析

为解决红柳林煤矿5#煤层护巷煤柱合理宽度留设问题,以该矿25202工作面为工程背景,通过弹塑性极限平衡理论分析得出煤柱留设理论宽度为14.8 m,并对不同煤柱宽度支承压力分布特征进行了模拟研究,确定了护巷煤柱合理留设宽度在15 m时可保持煤柱巷道的稳定性,其结果与现场实测数据相吻合。     

桑树坪煤矿3号煤层煤与瓦斯动力灾害治理实践

桑树坪煤矿面临2号煤层局部薄化不可采、11号煤层含硫高且底板奥灰水害威胁情况,严重突出厚煤层3号煤层无保护层开采。针对矿井煤层赋存及瓦斯灾害特点,在进行矿井概况分析和煤层开采程序论证后,提出采用底板岩巷穿层钻孔水力扩孔强化卸压预抽煤巷条带煤层瓦斯,结合密集顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯进行区域防突;针对应力主导型动力灾害,在工作面回采前采用顶板预裂爆破卸压降冲等技术防治。实践表明,结合上述措施,同时采用顶板控制预裂爆破弱化降冲工艺技术,是治理桑树坪煤矿3号煤层地应力主导灾害的可行方法。通过矿井南一采区、北一采区和北二采区采掘部署调整和优化,为矿井区域防突措施执行及瓦斯抽采提供了时间和空间。     

煤柱下特厚煤层动压巷道稳定性与控制技术研究

为解决近距离煤层上层煤遗留煤柱对下层煤回采巷道造成的扰动问题,以山西世德孙家沟煤矿13313特厚煤层工作面进风巷为工程背景,从围岩应力、围岩强度与支护方式三个方面结合FLAC3D数值模拟进行了系统研究,结果表明：遗留煤柱下方形成应力集中区,遗留煤柱尺寸越大,下方应力峰值越小,而下层煤巷道与煤柱外错25m时所处应力环境得到极大改善。进一步进行巷道围岩强度原位测试,并确定采用高预应力强力支护技术方案。矿压监测结果显示巷道支护方案合理,能够满足生产要求,解决了该矿煤柱下特厚煤层动压巷道支护技术难题。     

高应力软岩缓斜煤层沿空掘巷窄煤柱宽度研究

为研究在高应力软岩条件下窄煤柱留设问题,以曙光矿2~#煤层开采为工程背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,得出错层位外错式沿空掘巷窄煤柱的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律、护巷煤柱宽度的理论计算、煤柱垂直应力和煤柱塑性区分布4个方面综合考虑护巷煤柱的宽度。理论计算得出破裂区为3.35 m,塑性区为5.76 m,利用数值模拟得出煤柱合理留设宽度为3.37~5.13 m。通过对不同煤柱宽度下巷道围岩应力分布进行数值分析,结果表明:当煤柱宽度为4 m时,巷道围岩变形小。     

动压巷道煤柱载荷特征及其对围岩应力的影响

煤柱是回采巷道围岩结构的一个重要组成部分,煤柱尺寸在一定程度上决定着巷道围岩的稳定性。针对崔家寨矿E12501综采工作面具体地质及开采技术条件,运用计算机数值模拟及现场实测相结合的方法,研究不同煤柱宽度时煤柱及工作面煤体应力分布规律,获得了煤柱内部应力场及演化基本规律。研究结果表明,煤柱宽度变化对围岩应力分布及结构变化特征影响显著,巷道维护状态是工作面煤层和煤柱内应力场共同作用的结果,为区段煤柱宽度的合理留设、回采巷道合理位置的选择及围岩稳定性控制提供了依据。     

不同支护强度沿空掘巷对比分析

鸡西矿业集团公司城山煤矿东一3#煤走向二面回风巷及走向三面回风巷采用相同煤柱护巷。在不同支护强度的条件下,巷道状况有着非常大的变化。经过对比分析认为,在采用小煤柱掘巷时,必须适当加强两帮的支护强度,提高巷道两帮的支撑能力,以便更好地保证巷道的可利用空间。     

应力煤柱下开采的可行性

为了提高薄煤层开采的资源回收率,延长矿井服务年限,缓解采区接续紧张局面,在工作面煤柱应力下开采势在必行。正阳煤矿根据实际生产情况,进行了薄煤层开采尝试,取得了显著的经济效益。     

近距离煤层下分层回采巷道支护技术研究

为解决三交河煤矿近距离2号煤下分层开采过程中应力显现异常、支护困难等问题,在现场调研、锚固力试验、巷道围岩地质力学试验基础上,对下分层回采巷道层间距大于3 m、1~3 m、特殊地段1 m条件下提出了3种支护方案,并运用UDEC软件对2^-2煤层开采过程进行了数值模拟。模拟显示:层间距小于2 m的巷道顶板最大下沉量50 mm,两帮最大移近量40 mm,与2-601工作面现场监测数据相符。三交河煤矿下煤层综合开采方案的成功实践,解决了近距离煤层开采过程中出现的支护问题,对于类似条件近距离煤层安全开采具有重要意义。     

极近距离煤层采空区下回采巷道位置及围岩控制研究

为解决准南煤矿极近距离煤层采空区下1501工作面安全回采问题,运用理论计算、数值模拟及现场实测等手段,研究了1501工作面巷道位置及支护方式。结果表明：为有效避开上部采空区残留煤柱影响,1501回采巷道与上部残留煤柱的合理水平错距应为9m|针对极近距离煤层采空区底板应力分布规律、岩层厚度和力学性质等,提出了巷道支护对策及支护方案;1501工作面回采过程,巷道顶底板相对移近量最大为222.5mm,两帮相对移近量最大为151mm,巷道未出现棚腿压折、冒顶、片帮现象,工作面实现了安全回采。     

深部大采高工作面煤柱留设优化数值模拟研究

为缓解高产高效矿井采掘接续紧张局面,鄂尔多斯地区综采工作面多采用“两进一回”的巷道布置形式,辅运巷在回采结束后用作下一工作面的回风巷,两进风巷之间采用大煤柱护巷。但随着该地区采深600 m以上的深部矿井增多,冲击地压灾害问题逐渐显现,双巷大煤柱留设的弊端也暴露出来。针对此问题,以鄂尔多斯红庆河煤矿3^-1101大采高综采工作面为例,对不同宽度煤柱留设的应力分布规律进行建模研究,提出了合理的煤柱留设宽度,为鄂尔多斯地区类似条件矿井的安全高效开采提供参考依据。