浅析孤岛煤柱工作面的安全开采技术

皖北煤电集团百善煤矿的6533煤柱工作面为孤岛煤柱工作面,通过分析孤岛工作面上覆岩层运动的特点,采取多种措施安全回收6533煤柱工作面。该项安全开采技术为类似条件的工作面提供了经验。     

混合开采孤岛面围岩稳定性分析

为了对混合开采孤岛面冲击矿压进行预报和控制,采用离散元数值计算程序UDEC4.0,对混合开采孤岛面围岩的应力分布、变形规律以及顶分层煤柱的稳定性进行了模拟研究,并结合现场观测分析了混合开采孤岛面的矿压显现特征。研究表明:1)孤岛煤柱开采过程中,上覆岩层引起的应力通过15 m煤柱向下传递至工作面,煤柱两侧6~8 m范围形成高应力区。2)下分层孤岛工作面两侧开采结束,煤层上方10.08 m处和147.3 m处测点的最大下沉量分别达到7.84 m和3.6 m,分别是采高的83.4%和38.3%。3)顶分层、孤岛面两侧煤层采后,15 m煤柱垂向压缩量分别为原始高度的38.8%和59.4%,15 m煤柱基本被压酥,己经失去支撑能力。4)现场实测孤岛面初次来压步距为23.2 m和周期来压步距为11.78 m,与数值模拟得到的规律基本一致。     

运河煤矿孤岛充填工作面应力分布及微震活动规律

孤岛充填工作面由于控制顶板上覆岩层下沉而使工作面超前支承压力变得复杂,同时顶板破断形式也不同于常规孤岛工作面。为了更好地控制孤岛充填工作面采场围岩,以运河煤矿C8301工作面为背景,研究超前支承压力变化趋势和煤柱变形情况,同时也分析了工作面回采过程中微震活动规律。研究得出：(1)孤岛充填工作面初次来压步距明显增加,工作面推进至120 m左右时发生初次来压;(2)孤岛充填工作面两侧煤柱总体变形量较小,可维持煤柱的相对稳定;(3)孤岛充填工作面回采过程中,有明显来压的特征,但是来压强度远小于正常孤岛工作面。该研究为矿井实现深部孤岛充填工作面安全开采提供了指导。     

孤岛面小煤柱沿空巷道稳定性研究

针对煤矿孤岛面沿空巷道在采矿动压的作用下巷道围岩出现大变形或小煤柱失稳的现象,通过数值计算、物理模拟实验、现场工业性试验等方法对孤岛面小煤柱沿空巷道稳定性进行了系统的研究．研究表明：留设煤柱的宽度对孤岛面沿空巷道的应力分布有较大影响;合适的煤柱宽度,可以使小煤柱位于上覆岩层形成的砌体结构的中部,煤柱上的应力由于变形卸压作用明显降低,巷道实体煤处于砌体梁的高位支撑点,利用覆岩结构有效控制孤岛面小煤柱沿空巷道的表面位移;由于采空区侧没有支承,顶板以实体煤为轴旋转下沉,煤壁受到了垂直巷道轴向、以实体煤为支点的力矩作用,左右煤帮主要产生剪切变形．     

孤岛工作面沿空掘巷合理煤柱宽度设计

阳煤寺家庄矿15106工作面两侧15104和15108工作面已经采空,成为孤岛工作面。为确定合理的煤柱宽度,通过现场采集煤岩样测试煤层和顶底板的力学参数,运用FLAC3D软件,对15106孤岛煤柱未开掘之前的应力分布特征、不同煤柱宽度条件下巷道掘进期间煤柱内的应力分布和巷道围岩变形特征进行研究。结果表明,孤岛煤柱在未开掘之前,煤柱内应力呈"马鞍形"分布,距采空区边缘0~10 m范围内为应力降低区,峰值位置距采空区边界25 m,将巷道布置在应力降低区内,煤柱宽度确定为7 m。经过现场试验,顶底板平均移近量为72 mm,两帮平均移近量为251 mm,效果良好。     

孤岛综采面区段煤柱合理宽度的数值模拟分析

为维护斜沟煤矿孤岛综采面区段巷道围岩稳定而合理确定煤柱宽度,采用离散元数值UDEC3.0,分析了斜沟煤矿18105超长走向孤岛综采面在不同区段煤柱宽度条件下,巷道围岩在掘进期和回采期的应力分布和位移特征.结果表明,孤岛工作面两侧围岩形成"马鞍形"应力集中区,该区影响范围随巷道埋深增大而增大;在该地质开采条件下,合理的煤柱留设宽15～20 m.     

孤岛工作面回采合理煤柱宽度研究

针对孤岛工作面开采时两侧煤柱应力集中问题,以山东能源协庄煤矿401工作面为研究对象,通过数值模拟和现场实测研究了孤岛工作面回采时煤柱采动应力和塑性区分布特征。模拟结果表明：当煤柱宽度由10 m增加至40 m时,相邻工作面两侧高应力区范围以及对大巷应力分布的影响逐渐减小,最大水平应力分别降低了13%、10.5%和6.2%;煤柱宽度为10 m和20 m时,煤柱出现塑性破坏失去承载能力;煤柱宽度为30 m和40 m时,煤柱两侧出现塑性破坏,中心未出现塑性破坏,仍具有承载能力;基于模拟结果,确定合理煤柱宽度为30 m,现场监测结果表明,该煤柱宽度可以实现孤岛工作面的安全回采。     

孤岛综放面区段煤柱优化及围岩控制技术

煤柱合理宽度直接影响孤岛综放面沿空巷道围岩控制效果。针对8105孤岛综放面地质条件,提出采用锚梁网索联合支护技术控制围岩变形。基于8105轨道运输巷支护方案,采用非线性数值计算方法对不同宽度煤柱条件下围岩控制效果进行了优化分析,确定了合理煤柱宽度为6.5 m。实施效果表明了留设煤柱宽度合理,支护方案能有效控制巷道围岩变形,取得了满意的技术经济效果。     

王庄矿孤岛煤柱综放面高效回采工艺技术

为实现王庄矿43M1孤岛煤柱工作面高效开采,采用PFC数值模拟软件,分析了放煤方式和放煤步距对孤岛煤柱综放面顶煤放出率的影响规律;实测了工作面采煤机割煤、放煤、移架速度等工序的频度分布特征,优化了综放工艺方式,提出了保障工作面快速推进的技术措施,并成功应用于现场实践,43M1工作面最高日产7 373 t、平均日产5 530 t,实现了孤岛煤柱工作面的高效开采,可为类似煤层综放开采提供参考。     

深厚表土综放采场孤岛煤柱整体失稳型冲击机理研究

以赵楼煤矿7303工作面为背景,采用理论分析、数值模拟等方法,对深厚表土综放采场孤岛煤柱整体失稳型冲击机理进行了研究。通过研究发现了深厚表土综放采场孤岛煤柱的覆岩空间结构演化规律,以此建立深厚表土综放采场基岩断裂前后的支承压力估算模型,通过计算得到基于防冲的赵楼煤矿7303采空区孤岛煤柱临界宽度为113 m,并采用数值模拟进行验证。结果表明,留设120 m隔离煤柱不会发生整体失稳型地压。     

动压条件下深井孤岛面顺槽煤柱合理宽度确定

针对丁集煤矿1412(1)综采面实际地层情况,分析了沿空巷道煤柱的作用机理,建立了动压条件下深井孤岛面顺槽煤柱合理宽度的计算数值模型。通过分析煤柱宽度分别为6,8,10m 3种条件下覆岩层稳定阶段和动压影响阶段的围岩应力分布,煤柱采场及巷道围岩塑性区分布情况,得出当煤柱宽度为6 m时,煤柱上的应力峰值及应力集中系数最小。     

综放工作面窄煤柱护巷矿压观测与分析

王庄矿 610 8工作面为孤岛面 ,在该面回风巷进行了留窄煤柱沿空掘巷的试验 ,经工作面回采过程中的矿压观测 ,得出了一些经验。通过数值分析方法对围岩应力进行分析 ,对类似条件下区段煤柱的选取有借鉴意义     

综放孤岛工作面回采巷道窄煤柱合理留设

以三元小常煤业30222孤岛工作面回采巷道为背景,结合地应力实测数据分析了孤岛工作面围岩应力分布特征。研究表明:由于孤岛工作面面分担采空侧覆岩荷重,其围岩中应力相对常规工作面增大。在考虑工作面应力集中的基础上,建立了窄煤柱上方基本顶力学模型,推导了窄煤柱留设宽度计算公式,确定了窄煤柱宽度。现场实践表明,30222工作面留设6m窄煤柱、采用合理的支护,巷道变形能够较好的控制。     

炮采放顶煤工作面矿压规律显现研究

介绍了庞庄煤矿开采孤岛煤柱958工作面期间采用炮采放顶煤的开采工艺。根据孤岛煤柱厚煤层一次采全高炮采放顶煤工作面矿山压力观测数据,分析了支架初撑力、支架工作阻力、支架阻力增阻等,研究了孤岛煤柱工作面的矿压显现规律,为衰老矿井开采边角残煤中厚煤层工作面受条件限制不能应用综放回采时,采用炮采放顶煤回采工艺提供了可行性依据。     

“孤岛”煤柱底板支承压力分布规律研究

某矿42103工作面回风顺槽受上方采空区遗留"孤岛"煤柱集中应力的影响,巷道围岩变形破坏比较严重,严重影响了巷道的正常通风和运输能力。本文采用理论计算和数值模拟的方法研究"孤岛"煤柱支承压力在底板岩层中的分布规律,对掌握煤柱底板巷道的受力状况,确定煤柱底板的巷道合理位置及支护参数具有重要的指导意义。     

孤岛工作面回采巷道支护技术研究与应用

在对野川煤业3号煤层地质条件分析的基础上,得出了煤岩物理力学特性对围岩控制的不利影响因素,根据这些不利因素在巷道掘进中需要采取有针对性的防范措施,进而分析了孤岛工作面区段煤柱高集中应力形成的机理,得出区段煤柱稳定的判断依据是其在高支撑应力作用下,经过塑性变形破坏后内部是否依然存在一定宽度的弹性应力核。通过FLAC3D数值模拟软件,模拟了孤岛面区段煤柱应力场及位移场分布、演化规律,为孤岛工作面回采巷道支护提供了设计基础。基于理论与试验分析结果,提出了孤岛面回采巷道支护参数和效果监测信息反馈处理方法,在野川煤业3号煤3102孤岛工作面取得了良好的效果。     

孤岛工作面沿空掘巷位置研究

某煤矿12209工作面为孤岛工作面,该工作面两侧均为采空区。本文利用FLAC3D软件进行模拟,研究了相邻工作面开采对孤岛工作面煤体产生的应力集中,对孤岛工作面沿空掘巷巷道预留的煤柱宽度进行了计算,模拟了多种煤柱宽度下的垂直应力分布情况,确定了沿空掘巷的最佳位置,保证工作面在回采过程中,巷道能够发生较小变形,维持巷道的稳定。     

高应力孤岛煤柱工作面巷道顶板安全预控技术及其应用

白庄煤矿3908工作面是三层煤孤岛煤柱工作面,通过对高应力孤岛煤柱工作面巷道支护及顶板安全预控技术和高应力孤岛煤柱工作面回采巷道支撑力分布以及作用机理的研究,提出合理的巷道支护以及顶板管理意见,选择适合的开采工艺,采取预控防治措施,从而保证采场正常的生产接续以及矿井的高产高效是十分必要的。     

三交河煤矿孤岛工作面煤柱尺寸的确定

根据三交河煤矿2-508回采面工程地质条件,采用理论分析、数值计算和现场实测的方法建立了护巷煤柱的力学模型,计算得出护巷煤柱及弹性核的宽度。同时,分析了不同煤柱宽度条件下煤柱弹、塑性区及应力分布规律,最终确定2-508孤岛工作面护巷煤柱宽度为18 m。     

综放工作面窄煤柱护巷矿压观测与分析

王庄矿6108工作面为孤岛面，在该面回风巷进行了留窄煤柱沿空掘巷的试验，经工作面回采过程中的矿压观测，得出了一些经验。通过数值分析方法对围岩应力进行分析，对类似条件下区段煤柱的选取有借鉴意义。