非常规条带煤柱稳定性分析及其应用

Wilson强度理论在条带开采的煤柱稳定性校核中得到广泛运用,稳定性校核结果可以满足生产需要。常规条带开采中,煤柱稳定性校核可以运用该理论的简化公式,当煤柱两侧开采参数不同时,需要灵活运用该理论进行煤柱稳定性校核与分析。对非常规条带煤柱的主要特征进行了说明,从Wilson强度理论的基本原理出发,得出了非常规条带煤柱稳定校核公式,并结合具体工程实例,运用公式进行了非常规条带煤柱稳定性的校核。     

条带充填开采煤柱宽度和开采宽度的确定

文章通过对条带充填开采煤柱载荷和煤柱强度的理论分析,提出了条带充填开采所需留设的合理煤柱尺寸及开采宽度。     

条带开采保留煤柱宽度和采出宽度与地表变形的关系

应用条带开采进行建筑物下压煤开采，除保证留设煤柱要有足够的强度和稳定性，开采宽度不超过上覆岩属所形成稳定结构(托板、平衡拱、粱等)极限宽度外，条带开采还应保证地表不出现波浪型下沉盆地．以概率密度函数法为基础，从开采沉陷的角度分析了条带开采煤柱宽度、采出宽度和地表变形的关系，得出了条带开采煤柱宽度和采出宽度的最佳匹配计算方法，对条带开采地表移动和变形控制具有一定的借鉴意义．图6，参10．     

条带开采煤柱稳定程度的研究

根据我国条带开采的实际情况，本文提出了条带煤柱应力及强度的计算公式，进而分析了冒落条带及充填条带煤柱的稳定程度，并提出了保持煤柱稳定所需留设的煤柱尺寸及条带开采宽度。     

大采高、大采深、“三下”条件下条带式开采试验

结合开采实践经验 ,从采留宽、宽高比、地表的开采沉陷、煤柱的承受载荷、走向条带煤柱的抗滑性能等方面来分析条带式开采对地表变形的影响以及条带煤柱的稳定性 ,进而对古城煤矿的条带式开采作出评价     

条带煤柱的受力观测与分析

通过对韩桥煤矿建筑群下多煤层条带开采工作面的条带煤柱受力观测，分析了条带煤柱的受力状况，得出了条带煤柱的强度和稳定性足以能长期有效地支撑上覆岩层，达到减小地表移动变形，保护地面建筑物的目的。     

条带式Wongawilli煤柱特征及作用机理分析

条带式Wongawilli采煤法是一种新型高效减沉采煤法,对减轻采场覆岩破坏、控制地表沉陷、减少采动对地表建(构)筑物的损害具有重要意义,而煤柱是条带式Wongawilli采煤法减沉降损效果的关键。为研究条带式Wongawilli开采煤柱特征及其对覆岩作用,阐明了条带式Wongawilli采煤法煤柱系统与顶板的相互作用机理,本文结合王台铺煤矿地质采矿条件,采用理论分析、相似模拟及现场验证相结合的方法,研究了条带式Wongawilli开采煤柱形式及特征,建立了条带式Wongawilli煤柱的结构力学模型,分析了直接顶离层情况及不规则煤柱、条带煤柱的受力与支护强度。研究表明:条带式Wongawilli采煤法由刀间煤柱、不规则煤柱、条带煤柱形成了特殊的煤柱系统,刀间煤柱起临时支护作用,随着工作面的推进,刀间煤柱随采随垮或者短时间内就失去支撑能力;不规则煤柱能对顶板的维护起到一定作用;条带煤柱是整个煤柱系统的关键。条带式Wongawilli开采直接顶与基本顶发生离层,直接顶弯曲下沉形成"固支梁"或垮落形成"悬臂梁" 2种结构,并作用于条带式Wongawilli煤柱;条带煤柱与传统条带开采煤柱类似,支撑直接顶及基本顶。不规则煤柱类似于支撑单体的形式(类单体)被动支撑直接顶,且不规则煤柱如果发生失稳破坏,条带煤柱的压缩突变量也会突增,影响其稳定性,进而影响整个条带式Wongawilli开采煤柱系统的稳定。     

基于统一强度理论的条带煤柱设计

现有条带煤柱设计方法偏于保守,急需更合理有效的条带煤柱设计方法,以提高条带开采的煤炭采出率。基于统一强度理论,建立了合理考虑中间主应力影响的条带煤柱极限强度公式,进而将其应用于条带煤柱屈服宽度和留设宽度的解析计算,并与Wilson公式以及广义SMP准则的拓展结果进行比较,得出中间主应力、煤层黏聚力和内摩擦角的影响特性。研究结果表明：本文所得统一计算式是一系列有序解的集合,具有广泛的理论意义;中间主应力、煤层黏聚力和内摩擦角对条带煤柱设计影响显著,应充分考虑中间主应力效应和煤层强度参数变化;Wilson公式结果过于保守,广义SMP准则结果是本文统一强度理论结果的一个线性逼近。     

条带式Wongawilli开采煤柱系统突变失稳机理及工程稳定性研究

对于条带式Wongawilli新型减沉开采技术,煤柱失稳直接导致地表沉陷,影响建(构)筑物的安全,采用突变理论和损伤本构方程,建立了采硐间狭窄煤柱和条带煤柱失稳的尖点突变模型。计算分析了条带式Wongawilli开采煤柱系统工程稳定性及突变影响参数,得出了窄煤柱与条带煤柱的突跳压缩量计算公式,通过工程实例计算与数值模拟验证了结果的合理性。研究结果表明:采硐狭窄煤柱满足突变失稳的必要条件,其所受载荷、屈服刚度和峰值载荷压缩量决定着突变的发生;当采高在2~6 m变化时,采留宽度比需控制在0.16~0.75,才可保证系统不产生突变失稳。条带煤柱保持稳定则要求其核区率大于17%,在弹塑性区宽度比小于0.21的情况下,条带煤柱可能发生突变失稳。     

条带煤柱及其覆岩破坏灰色关联度分析

采用灰色关联分析原理和方法,在以往研究影响条带煤柱及其覆岩破坏因素的基础上,利用灰色关联分析法构建了灰色关联度分析评价模型,以量化方法解决了评价指标因素排序问题,得出各影响因素的顺序,最终确定出主要影响因素。研究分析表明,在选取的煤层埋深、煤层开采厚度、开采宽度、煤柱宽度和煤柱强度这5个主要影响因素中,煤层开采深度和煤层开采厚度变化对评价条带开采煤柱稳定的各项因子最敏感,其次是煤柱开采宽度,而煤柱强度以及煤柱宽度的变化影响相对于其他因素要偏小些,清楚地显示出影响条带煤柱及其覆岩稳定的主要因素和次要因素。     

建筑物下压煤条带煤柱巷柱式加固技术及应用

为了提高条带开采的采出率,可采取巷柱式加固煤柱、减小留宽的方法。通过数值模拟分析,揭示了巷柱式条带煤柱可以优化条带开采方案和煤柱加固方案,研究结果表明煤柱加固能减少留设煤柱的宽度,提高条带开采采出率。结合国内某矿特殊的地质采矿条件和巷柱式煤柱加固思想,在试验区采用拱棚木垛联合加固技术,木垛与棚架组成的巷柱式加固宽度1.5 m,间距2 m。通过井下煤柱位移监测和地表变形监测数据分析可知,井下巷柱式加固体最大竖向位移为361 mm,地表最大下沉值217 mm。煤柱加固有效地防止煤壁的破坏,地表变形得到了一定的控制,确保了建（构）筑物的安全使用。因此,巷柱式煤柱加固思想能为建筑物下采煤提供重要的途径和借鉴。     

条带煤柱稳定性及支护设计研究

条带煤柱稳定性决定着巷道的维护状况,通过对条带两帮煤体受力特点的分析研究,分析了各相关因素对煤体破裂区和塑性区宽度的影响.破裂区宽度及其演化发展是影响煤柱稳定的主要因素,强化煤柱破裂区的强度,阻止塑性区向破裂区的演化,是提高煤柱稳定性的重要途径.针对煤柱的特定赋存条件和影响煤柱稳定的众多因素,有针对性的展开支护设计,合理确定煤柱宽度,有利于提高煤炭资源回收率.     

梁宝寺煤矿3400采区建下压煤开采研究

 为保证矿井正常生产和接续,结合3400采区建下压煤的具体情况,在综合分析经济、技术等因素的基础上,从四种开采方案中选定条带开采。借鉴本矿区以往条带开采成果,并结合国内外实践经验,计算出条带开采采留宽度及煤柱强度。根据确定出的岩移参数,利用概率积分法进行地表变形预计并进行经济效益分析发现,此方案可以在保护地表建筑物安全的前提下获得较大经济效益。     

基于FLAC3D的条带开采煤柱稳定性分析

为研究不同采出率开采条件下条带开采煤柱的稳定性及对地表的影响,采用了FLAC3D和Tecplot数值模拟软件,对不同采留宽条带煤柱的竖直应力分布和地表最大下沉值进行研究。结果表明:随着采出率的增加,煤柱单位面积所支撑的压力成线性增大;在煤柱的边缘形成应力的集中区,其应力等值线的形状呈马鞍形—平台形—拱形的变化,平台形可以看成煤柱从稳定向失稳过度的标志和临界点;根据模拟计算结果,建立了地表最大下沉值与条带开采回采率之间的关系式及最大竖直应力与采出率之间的关系式,为今后相关计算提供了科学依据。     

建筑物下条采设计方法研究

 为了最大限度的开发利用建筑物下煤炭资源,同时保护地表建筑物免受采动破坏,本文以微山某矿为例,对建筑物下煤炭开采方案进行了研究。根据地质采矿条件,设计了地表建筑物保护煤柱,对保护煤柱内的煤炭资源设计了条带开采方案。在保证煤柱稳定性和采出率的基础上,确定了条带开采采留宽及布置方法,采用概率积分法计算了条带开采后地表移动和变形大小。研究表明,所设计的条带开采方案可以有效保护地表建筑物,在保证建筑物安全的同时提高了采出率,为该矿开采建筑物下压煤问题找到了一种技术可行、经济合理的途径。     

条带开采留设煤柱置换开采方法的数值模拟研究

如何在不影响地表建筑物的前提下,对条带开采留设煤柱进行再次开采,提高煤炭资源的采出率是煤矿开采面临的技术难题。本文利用UDEC数值模拟软件,对采用在条带开采留设煤柱内开挖充填置换巷道的开采方法进行了数值模拟,研究得出:在回采率为40%的条带开采基础上,置换开采可将回采率提高10%,且没有破坏煤柱和上覆岩层的稳定性;充填巷的条数要控制在两条以内并且要集中布置在留设煤柱中央;对于多个留设煤柱应采用顺序开采等结论。     

南营村建筑物下压煤开采技术研究

河南省铁生沟煤矿矿区村庄建筑物下压煤量大面广，严重影响着矿井的生产布局。根据铁生沟煤矿地质采矿条件及南营村建筑物现状，对开采技术进行了分析，南营村建筑物下压煤采用条带法开采在技术上可行、经济上合理，并给出了条带开采方案及其参数。     

基于关键层理论的建筑物下条带开采技术

为解决西细庄矿建筑物下煤炭资源回收的问题,结合其实际地质条件,运用关键层理论计算出5煤覆岩关键层的位置及其破断距;由于主关键层离地表较近,以亚关键层2为设计依据,确定了条带开采的采宽不大于70 m;结合采出率对条带开采的影响,提出了条带开采方案,并运用煤柱强度相关理论对其进行稳定性校验。运用理论分析和数值模拟对所提方案的煤柱应力和地表变形进行分析,并根据模拟结果确定出了合理的条带开采方案。