采空区下近距离煤层合理区段煤柱宽度研究

针对嘉乐泉煤矿在8号煤采空后开采近距离煤层9号煤时,合理确定区段煤柱宽度的问题,建立FLAC3D数值模型,通过分析煤岩体屈服破坏特征、侧向垂直应力分布特征及侧向水平应力分布特征,确定嘉乐泉煤矿9号煤层顺槽煤柱的宽度应为10m～15m。     

蔚州矿区单侯矿近距离煤层群区段煤柱留设技术

蔚州矿区单侯矿主采5#、6#煤层,两煤层平均间距24 m,属于近距离煤层群开采。以单侯矿6205N工作面回风巷煤柱、5#煤预留设煤柱稳定性和采空区侧向矿山压力分布为研究对象,掌握6#煤区段煤柱应力分布规律,提出近距离5#煤层区段煤柱宽度留设方案。     

蔚州矿区单侯矿近距离煤层群区段煤柱留设技术

蔚州矿区单侯矿主采5#、6#煤层,两煤层平均间距24 m,属于近距离煤层群开采。以单侯矿6205N工作面回风巷煤柱、5#煤预留设煤柱稳定性和采空区侧向矿山压力分布为研究对象,掌握6#煤区段煤柱应力分布规律,提出近距离5#煤层区段煤柱宽度留设方案。     

近距离煤层群综放开采区段煤柱稳定性研究

为解决龟兹矿业5号与3号近距离煤层重复采动影响下区段煤柱失稳难题,利用模拟试验结合工业性试验的研究手段,探究了区段煤柱在重复采动作用下的应力演化规律和区段煤柱尺寸因素作用下的围岩应力分布情况,阐释了区段煤柱宽度因素作用下巷道围岩损坏及位移规律。结果表明:近距离煤层重复采动作用下,设计煤柱宽度超过6 m有利于提高区段煤柱稳定性。研究成果在龟兹矿业进行了工程应用,对A502运输巷围岩变形情况进行了实测,实测结果验证了研究成果的有效性。     

近距离下伏煤层区段煤柱合理尺寸优化方法研究

针对近距离下伏煤层区段煤柱留设不合理导致的煤柱资源损失问题，文章采用理论分析与数值模拟相结合的方法，对近距离下伏煤层区段煤柱合理尺寸优化方法进行了研究。结果表明：煤柱宽度越小，煤柱所受载荷越集中，峰值应力向内转移，塑性区宽度随之增大；利用下煤层应力极限平衡区宽度理论修正式，计算得到区段煤柱保持稳定的最小宽度为17.17 m;结合数值模拟分析，下伏煤层区段煤柱宽度不应小于17 m,据此提出将辅运巷向运输巷方向移动6.8 m布置在低应力扰动区，确定合理煤柱宽度为17.2 m,有效释放了煤柱资源。     

极近距离煤层群开采区段煤柱合理宽度的研究

极近距离煤层群开采,上下两层煤区段煤柱留设宽度问题,一直是百良旭升煤矿安全生产所关注的焦点之一。基于理论计算得出,上煤层区段煤柱的最小宽度为11.88m,下煤层回采巷道的内错最小距离为2.33m。同时借助于UDEC数值模拟软件,分析上煤层在不同区段煤柱宽度条件下的区段煤柱的应力分布、塑性区分布规律,得出上煤层区段煤柱的最小宽度为12m;上煤层采空区残留的区段煤柱宽度为12m时,下煤层回采巷道在采用内错式布置时,下煤层回采巷道内错距离为3m。综合分析以上结果表明:上煤层合理区段煤柱留设为12m,下煤层区段煤柱宽度为18m比较合理。研究结果为缓解该矿的采掘关系紧张、提高煤炭资源回采率、回采巷道围岩的稳定性提供了理论支持。     

依据矿压规律合理确定煤柱宽度

由于5号、6号煤层为近距离煤层,5号煤层工作面开采后留设的区段煤柱对下覆煤层形成高应力区域,使位于煤柱下方6号煤层工作面回采和掘巷时支护难度增加,所以确定合理的煤柱宽度,对开采下覆煤层提供有力技术资料。     

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。     

煤柱集中应力在底板中的传播规律

煤层群近距离开采时上层煤留下的煤柱势必形成应力集中,对下层煤的安全开采和巷道布置造成不利影响。以古书院矿为背景,采用数值模拟的方法对不同宽度煤柱下的应力分布、底板破坏进行了研究。研究表明:小煤柱(宽度小于50 m)下底板应力呈"钟"形分布状态,大煤柱(宽度在50 m以上)下底板应力呈"倒铁塔"状分布;随着煤柱宽度的不断加大,煤柱底板应力不断减小,破坏程度不断降低。研究结论对于近距离煤层的安全开采和巷道布置、支护设计都有一定的指导意义。     

近距离煤层条采工作面开采设计研究

对于近距离煤层同时开采两层煤,煤柱的设置关系到煤层压力的稳定。某矿由于煤层距离较近(9m),根据之前煤柱宽度及回采宽度的论证,采取采40m留设30m煤柱的方案。文中结合数值模拟,对该方案的开采关键参数进行了校核,使下层煤条带开采时煤柱塑性区宽度、煤柱垂直应力分布、地表变形均在要求的范围内,为其他同类采区开采设计提供借鉴。     

近距离煤层下位煤层巷道内外错布置及应力分布规律研究

针对近距离煤层开采过程中下位煤层回采巷道受上位煤层开采影响煤柱应力集中、巷道支护困难等问题,以山西焦煤集团西铭矿８＃ 煤和９＃ 煤两层近距离煤层为研究对象,通过对比内错布置与外错布置的优缺点,提出了一种内外错相结合的回采巷道布置方式,并分析了煤柱宽度和巷道偏移距离对煤柱下巷道围岩变形的影响.研究结果表明:内外错相结合的巷道布置方式减小了巷道变形量,保证下位煤层安全高效开采;随上位煤层煤柱宽度增加,煤柱下巷道围岩变形量逐渐减小,结合现场工况计算得到煤柱宽度以４０m 为宜;位于上位煤层煤柱下方的巷道围岩应力呈不对称分布,巷道的合理位置位于煤柱正下方左偏２m 处,此时巷道顶板及两帮的应力分布基本对称.研究结果能够为近距离煤层下位煤层的巷道布置提供参考依据.     

中厚-厚煤层近距离高效同采矿压控制研究

南阳坡煤矿主采煤层为3号煤和4号煤,层间距23~26m,下部煤层开采受上部煤层开采损伤影响,为中厚-厚煤层近距离同采。基于煤岩物理力学测试、在线应力监测、支护载荷无损监测及数值计算,得出了监测区域的侧向应力分布规律,3煤开采对下煤层传递角为45°,显著支承压力增高区域传递角为31°;监测评价沿空30205运输顺槽、4105运输顺槽支护效果,分析下煤层沿空巷道变形严重的四个原因;确定了未采下区段4107回风顺槽设计留设的区段煤柱尺寸以及正常条件下下煤层滞后上煤层合理距离。研究结果有助于合理设计采场及选取支护参数,有利于实现中厚-厚煤层近距离高效同采。     

缓倾斜煤层区段煤柱合理宽度留设数值模拟研究

针对红一煤矿4#煤层区段煤柱宽度留设问题,应用UDEC数值计算手段展开研究。分析了应力集中系数对于区段煤柱宽度的影响,研究显示应力集中系数可以作为判断煤柱稳定性的重要参考;通过对巷道掘进期间不同宽度煤柱下,巷道和两巷围岩应力分布情况进行对比分析,掌握了巷道布置过程中煤柱及两巷应力分布规律,提出最优宽度值;并以回采过程中煤柱及下区段回风平巷围岩应力变化为依据对提出的最优宽度进行验证,最终确定合理的区段煤柱宽度。     

综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究

为了合理确定兑镇煤矿工作面区段间的煤柱宽度,在保证巷道支护稳定前提条件下,减小煤柱宽度,提高煤炭采出率,通过对现场采集的煤层及顶底板煤岩样进行了煤岩体的物理力学参数测试,采用FLAC3D数值分析软件,建立了工作面回采过程中不同宽度区段煤柱的力学模型,对比分析了3种不同煤柱宽度时围岩应力、变形及塑性区分布规律的差异。结果表明：16 m宽的煤柱可以较好地减小工作面推进过程中煤体的应力集中程度、塑性区范围及侧向位移,减少煤柱宽度,最终确定了区段煤柱合理的宽度为16 m,工作面实现安全回采。     

极近距离采空区下部煤层窄煤柱宽度的确定

采用数值模拟的方法,研究了极近距离煤层群下煤层工作面沿空掘巷留设不同宽度煤柱时巷道的塑性破坏、煤柱和实体煤侧垂直应力、巷道围岩变形情况。结果表明:随着煤柱宽度增加,煤柱中央的垂直应力呈现先增大、后减小趋势,其中5~7 m宽度煤柱中央的垂直应力相对较大,3~5 m宽度煤柱边缘垂直应力最小。随着煤柱宽度增加煤柱边缘垂直应力不断增大,在煤柱宽度达到7 m时最大,而实体煤侧的垂直应力相对变化不大。进一步的数值模拟研究表明,巷道的塑性破坏程度、围岩变形量在留设7~9 m煤柱时效果最佳。综合考虑得出了下煤层开采护巷窄煤柱的合理留设宽度为8 m。     

不同屈服准则下回采巷道区段煤柱的合理宽度

以某矿为背景,对该矿6-6~#煤层开采中S_1段与S_2段区段煤柱合理宽度的问题进行了研究,基于摩尔库伦准则、SMP准则对区段煤柱的合理宽度进行计算,并采用FLAC~(3D)数值模拟的方法对6-6~#煤层S_1段采空后不同距离下S_2煤体中应力分布特征,及不同宽度的区段煤柱(6、8、10、12、14、16、18 m)下煤柱中的垂直应力、水平应力、煤柱中非塑性破坏宽度、以及S_2段巷道中围岩的位移情况进行分析;通过研究,最终确定该矿6-6~#煤层区段煤柱的合理宽度应为11~12m;通过将摩尔库伦准则、SMP准则计算所得煤柱宽度与模拟结果进行对比,发现模拟结果与SMP准则所得结果更接近。     

大采高综采工作面区段煤柱合理留设应用研究

巷道围岩应力分布和围岩结构的完整性对大采高综采工作面区段煤柱宽度留设有着重要影响。以山西马堡煤业15#煤为研究背景,通过现场实测、实验分析、数值模拟等手段,分析煤柱应力环境、不同宽度煤柱应力变化规律及临空巷道围岩稳定性,并对合理区段煤柱宽度进行研究。研究结果表明:区段煤柱7.0 m深度为应力峰值区域,回采巷道侧煤柱塑性区宽度在5.0～6.0 m;大采高综采工作面合理区段煤柱留设宽度为19 m。     

近距离煤层开采合理巷道布置方法研究

为了研究近距离煤层开采合理巷道布置方法,以平沟煤矿为工程背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对遗留煤柱稳定性及其煤柱下应力分布特征进行了研究,进而确定了合理巷道布置位置。研究结果表明:20 m煤柱宽度所受均布载荷为4 MPa,小于煤柱的强度10.8 MPa,上部9号煤层工作面回采过后遗留的煤柱依然稳定;煤柱下垂直应力大小受上层煤遗留煤柱影响较大,巷道错开距离由15 m增加至19 m时,巷道位移平均降低量达59.4%,巷道错开距离由19 m增加至21 m时,巷道位移平均降低量达17.8%.确定巷道合理错开距离为19 m。     

薄基岩煤层合理区段煤柱及稳定控制技术研究

针对薄基岩煤层合理区段煤柱留设宽度问题,基于新疆某矿实际生产地质条件,采用数值计算的方法对10、15、18、24、30 m不同区段煤柱宽度条件下工作面超前支承压力分布和煤柱自身垂直应力分布规律进行模拟分析。研究结果表明:区段煤柱宽度不仅影响工作面侧向支承压力和超前支承压力的大小,还会带来两者叠加效应的变化;随着煤柱宽度增加,煤柱内垂直应力分布形状由煤柱宽度较小时的“单峰型”过渡为两侧对称分布的“马鞍型”,应力分布趋于稳定。基于数值计算结果,综合考虑煤炭资源回采率,最终确定合理的区段煤柱宽度为15.0 m。现场工业性实践验证了煤柱宽度的合理性,并通过采用高强锚网索联合支护技术有效控制了区段煤柱变形,实现了良好的技术与经济效益。     

采动影响下底板岩层应力分布特征研究

受采动影响,围岩和附近煤柱应力集中,导致应力重新分布,底板岩层应力也会受到影响,致使底板应力和位移发生改变,从而对下组煤以及底板下的巷道造成影响。利用FLAC2D软件对凤凰山矿9号煤层开采后,单侧和双侧采空留设不同煤柱宽度的情况下,底板所受的应力分布特征进行了模拟分析,对于合理布置15号煤层巷道和选择有关参数具有指导意义。