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.     

近距离煤层遗留煤柱影响下巷道合理布置方法

针对东山煤电某煤矿近距离煤层开采存在的巷道扰动破坏问题,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,分析了下煤层回采巷道合理的布置方法。结果表明：作用在煤柱上的支承压力表现为“凸”形发展特征,由于2503工作面巷道处于上煤层煤柱应力集中作用区,巷道的稳定性必然受影响。随着下煤层巷道距遗留煤柱中心线水平距离增大,巷道表面变形显著降低,巷道所受应力也随之减小,巷道稳定性更好。研究成果可为类似条件矿山提供指导与借鉴。     

煤层群遗留煤柱回采巷道布置方案研究

针对西曲矿煤层群遗留煤柱回采巷道布置问题,采用理论分析和数值模拟手段分别研究了上部煤层开采后对底板的最大破坏深度、遗留煤柱在中部煤层影响区域;下部煤层开采垮落煤柱影响区域,下沉变形裂隙区域;最后通过UDEC数值模拟分别研究了外错、重叠、内错6个巷道布置方案的围岩变形情况,最终通过多因素分析确定西曲矿14308工作面巷道内错11 m布置。     

近距离下煤层巷道布置位置对应力场影响模拟分析

为确定近距离煤层上煤层开采后下煤层巷道的合理位置,采用数值模拟的方法,假定上下煤层间距为8 m,分别模拟巷道距上煤层煤柱中心位置为0 m、5 m、10 m、15 m、20 m、25 m、30 m和35 m时的应力场垂直应力和水平应力分布。结果表明:煤柱下方为垂直应力集中区,巷道应尽量布置在采空区下方距离煤柱中心线15～30 m的位置;从水平应力的角度考虑,要将巷道布置在距离煤柱中心线15 m以外。综合垂直应力和水平应力对下煤层巷道布置的影响,确定下煤层巷道布置位置在距离煤柱中心线15～30 m之间比较合理。     

近距离煤层回采巷道布置方式的数值模拟研究

中兴矿2200 下工作面是该矿极近距离煤层组布置在下层煤中的首采工作面,本文对2200 下工作面尾巷提出了三种布置方案,并采用FLAC3D软件对这三种方案模拟,再现了在2号煤层采空的条下,2200 下工作面回采对尾巷的影响过程,分析了尾巷周围煤、岩体应力场、位移场的时空演化特征,研究了煤柱的破坏机理,确定了合理的布置方案.     

近距离煤层下层煤应力分布规律研究

近距离煤层由于其煤层间距小,导致诸多巷道布置及支护问题。采用理论分析结合数值模拟的方法,对炉峪口煤矿8~#煤与9~#煤近距离煤层围岩应力分布规律进行研究。结果表明:在距采空区煤壁向实体煤方向20 m以外应力恢复到正常状态,为原岩应力区;8~#煤采空区煤壁对9~#煤层25 m左右的范围内有很强烈的影响,向煤柱下方20 m,向采空区下方5 m;对于9~#煤胶带下山巷道,其中心距采空区煤壁正下方5.4 m,该范围位于强烈影响区,特别是垂直应力产生了急剧的升高,增加了9~#煤胶带下山巷道支护难度,研究结果为下层煤回采巷道的位置选择和围岩的支护设计提供了合理的科学依据。     

近距离煤层上层煤柱下应力分布规律及巷道支护技术

以山西临汾某矿近距离煤层群下层巷道支护为工程背景,采用FLAC3D有限差分程序计算分析了上层护巷煤柱内应力分布规律及对底板煤岩层应力分布的影响规律和作用范围。研究表明,在上层护巷煤柱集中应力作用下,底板煤岩层中会产生应力重分布,并伴有部分区域煤岩体塑性破碎发生,应力集中系数与该点到煤柱的位置距离有关。最后将研究结果用于井下实践,通过井下巷道围岩变形情况监测,验证了结论的正确性。     

近距离倾斜煤层巷道布置研究

某矿的具体地质条件表明近距离倾斜煤层下部回采巷道采用重叠式布置时,矿压显现剧烈。现场监测表明其松动圈大小约为3 m,两帮及顶底板相对移近量均超过50 cm,巷道维护困难。采用数值模拟表明上部煤层回采时所留煤柱对下部两侧倾斜煤层的影响范围是不一致的,上区段煤层的运输顺槽应至少内错2 m,下区段煤层的回风顺槽应至少内错8 m才能避开上部煤柱集中应力的影响,理论计算结果与之基本吻合。     

近距离煤层群开采工作面布置方式确定

煤层群开采过程中,受到上覆已开采煤层覆岩运移影响,下伏煤层开采顶板运动规律与破坏过程复杂程度和工作面来压不确定性增加.以下石节煤矿为研究背景,依据近距离煤层群工作面布置原则,综合分析对比内错式、外错式、重叠式布置的优缺点.结合数值模拟软件UDEC验证222工作面开采范围应力分布特征及222与2301工作面不同布置距离下...     

河东煤矿近距离煤层群开采巷道合理布置方式

通过不同巷道布置方式对近距离煤层群开采的对比研究,得出河东煤矿9号、10号煤层联合开采时巷道的合理布置方式,以及各煤层巷道合理煤柱尺寸。     

近距煤层群下部煤层回采巷道布置研究

近距煤层群开采工作面间易相互作用,下部采场围岩力学环境复杂,巷道布置要求高,合理布置回采巷道是下部煤层高效开采的关键。为解决下部煤层回采巷道布置难题,综合采用现场实测、数值计算、理论分析等手段,对下部煤层回采巷道松动圈范围、巷道布置影响因素、巷道布置参数等进行研究,研究结果表明:近距煤层群下部回采巷道布置的主要影响因素为上部采场残余煤柱承载、上部采空区水及同煤层采动作用;残余煤柱承载形态呈现为马鞍状,煤柱承载会向底板岩层转移,并于煤柱附近底板岩层中发生应力集中,应力强度与距煤柱距离呈负相关性;下部煤层同煤层临近采场采动促使拟布置巷道围岩承压整体呈现出"升高-降低-升高-降低"的分布特征,且上下采场采动作用易叠加;近距下部煤层回采巷道布置的关键是兼顾上、下煤层采动影响,合理设计工作面间煤柱宽度。     

近距离煤层煤柱下应力分布和巷道支护技术

针对和尚嘴煤业近距离煤层煤柱下掘进巷道变形大的问题,在介绍地质力学特征的基础上,采用数值模拟分析上部煤层不同方式采动后,采空区和煤柱在下部煤层的应力分布情况。分析煤柱下巷道变形特点和支护要点,结合高预应力强力锚杆支护理论,提出合理的锚网与锚索联合支护设计,现场试验效果明显。     

近距离煤层下位外错巷道变形机理及控制技术

针对近距离煤层下位外错巷道维护困难的问题,采用理论分析和数值模拟计算的方法,分析了外错巷道在上层煤回采后和本层煤回采前的叠加应力影响下,巷道发生塑性破坏特点、应力分布及位移变化规律,提出“断顶孔+卸压孔+高预应力锚索+单体液压支柱的立体联合控顶技术”。工业性试验结果表明：联合控顶技术方案实施后,外错巷道顶板最大下沉量小于200 mm,锚索受力小于230 kN,没有出现漏顶现象,巷道整体性较好,围岩变形得到了有效控制。该项技术能够较好解决近距离煤层下位外错巷道维护难题,促进煤矿的安全高效生产。     

近距离煤层群下位煤层沿空留巷合理布置研究

为了解决近距离煤层群下位煤层沿空留巷受多次采动影响,巷道围岩变形破坏严重的问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法,研究了巷道与回采空间合理的相对位置及支护参数。研究结果表明：上位煤层开采后在采空区正下方出现一定范围的应力降低区,为沿空留巷的布置创造了有利条件;上位煤层残留煤柱下方一定范围出现应力集中,煤柱影响范围和3+4煤层的交接与煤柱的水平距离为10.8~11.54 m。现场矿压观测表明,沿空留巷布置及巷道支护设计是合理的,巷道顶底板移近量以及墙体受力大小都在可控的范围内,为相似条件下沿空留巷合理空间布置及支护设计提供了依据和指导。     

近距离煤层群走向高抽巷层位布置研究

深部近距离煤层群煤炭开采面临瓦斯治理难题,走向高抽巷是解决邻近层瓦斯的重要技术之一,高抽巷层位是影响抽采效果的关键。基于采动裂隙“O”形圈理论阐述了走向高抽巷抽采邻近层瓦斯作用原理,采用裂缝带高度经验公式及关键层理论,提出了走向高抽巷层位的理论计算方法。阳泉矿区应用实践表明,高抽巷与15号煤层的层间距在由30 m增加至80 m时,瓦斯浓度呈降低趋势且变化趋缓,抽采瓦斯混合量与瓦斯纯量呈增大趋势,变化趋势的拐点为层间距70 m或者层间距与煤厚比值为9.5左右,与理论计算结果一致。     

孤岛煤柱内合理掘巷位置及支护技术研究

针对孤岛内掘巷位置及支护技术选择不当,极易导致巷道变形严重难以维护的问题,以新疆某矿为工程背景,运用数值计算的方法分析了孤岛煤柱应力分布规律和孤岛煤柱内巷道的围岩变形特征。结果表明：孤岛煤柱在后开采工作面一侧的应力降低区宽度大于先开采的一侧;孤岛煤柱巷道在宽煤柱侧顶帮的围岩变形量显著高于窄煤柱侧,具有非均匀性。结合理论计算和数值分析结果,确定试验巷道的合理位置是在5301采空区侧留设4.0m窄煤柱沿底板掘进。同时,针对孤岛煤柱内巷道围岩的非均匀变形特征及煤柱整体较破碎的特点,提出采用高强螺纹钢锚杆加长锚固和关键部位锚索加强支护相结合的非对称支护技术,经现场应用验证了方法和技术的有效性。     

近距离煤层开采分组集中大巷稳定性数值模拟分析

针对西北地区某矿近距离煤层开采分组集中大巷稳定性问题,建立了近距离煤层开采分组集中大巷稳定性数值计算模型,分析了近距离煤层开采后顶板位移、顶板应力、围岩应力演化规律、锚杆（索）预应力场以及裂隙场演化规律。结果表明：（1）近距离煤层开采之后,大巷煤柱两侧的顶板发生断裂垮落,距离大巷煤柱越远,顶板下沉量越大;(2)随着近距离煤层开采,大巷之间保护煤柱的集中应力逐渐消失,工作面两侧大巷保护煤柱中出现10 MPa的应力集中现象,应力降低区范围大大增加,应力转移到左右工作面大巷保护煤柱中;（3）随着煤层开采,大巷围岩在地应力场与锚杆（索）预应力场的叠加场影响最小主应力的压应力逐渐增加,并在巷道周围形成了一个闭合连续的压应力带,其范围不断增大,最小主应力值逐渐减小,且下层煤的开采使上层煤的大巷锚杆（索）所受的力增加;（5）下层煤的开采使得上层煤两侧工作面大巷保护煤柱的剪切破坏带深度增加,最大破坏深度增加14 m,下层煤的大巷只在两帮出现深度为2 m的剪切破坏区,而两侧工作面的大巷保护煤柱出现10 m的剪切破坏。     

特厚煤层区段煤柱合理宽度研究及巷道支护优化

合理宽度的留设是特厚煤层区段煤柱能否安全高效开采的关键。为了提高资源回采率，以韩家洼煤矿特厚煤层综放开采面为工程背景，对区段煤柱合理留设宽度进行了研究。通过现场观测调研，揭示了巷道在原支护方案下的变形特征和机理，运用稳定核区理论和极限平衡理论对特厚煤层综放面区段煤柱合理宽度进行了计算；并通过FLAC3D软件分别构建了三种区段煤柱宽度方案，从应力演化与塑性区扩展的角度进行数值模拟综合对比分析，从而优化确定合理区段煤柱尺寸为12 m；根据22401工作面的地质和生产条件，以提高煤炭的资源回收率为首要经济需求，以控制围岩变形、位移和裂隙发展为主要工程内涵，以积极主动地保持围岩的整体性为主要技术目标，基于工程类比的方法，采用非对称“锚杆+钢带+钢筋带+锚索”的联合支护技术。该研究成果可为类似条件煤矿区段煤柱留设提供参考和借鉴。     

远距离煤层群开采下山巷道震动显现成因

为探索远距离煤层群开采过程下山巷道异常震动显现的成因,基于高精度微震监测和现场调查,应用岩体破裂规律分析预测工具MapRAS分析矿震原因,用离散元数值试验工具UDEC分析巷道围岩动力响应规律,得到:工业广场保护煤柱及己二下山非采动区域频发矿震是工作面采动顶板关键层运移对煤柱边缘强剪应力带作用的结果,其作用的效应与开采深度呈正比,与采动影响距离呈反比。震动显现多发生在非采动直接影响的己二下山巷道围岩,这种异常现象与己组煤岩物理力学性质、3组工作面复合压力拱脚动态加卸载作用和矿震动力源影响距离有关。根据矿震震级、震动显现程度和数值试验岩体质点振动速率,提出了与现场实际基本相符的巷道围岩震动显现危险等级判据指标。使用微震频次,用傅里叶周期法反演的图像,可较敏感反映顶板关键层周期破断规律和相邻区段岩体动力响应的相关性。用UDEC数值试验,较好地揭示了工作面采动对己二下山围岩的影响规律。     

厚煤层错层位巷道布置采全厚采煤法的研究

为提高煤炭资源采出率与综合解决厚煤层全高开采的技术难题,依据理论研究与生产实际,用新的理念提出了一种厚煤层无煤柱开采的错层位巷道布置采全厚采煤法,该方法已经应用于煤层倾角0～25°,煤质松软或中硬,自然发火期3～6个月以上的条件,安全生产1a多.使用该方法能够提高煤炭采出率10%以上,提高巷道掘进速度1倍以上,降低掘进成本30%.