综放回采巷道断层防水煤柱留设优化研究

针对综放回采巷道留设较大断层防水煤柱严重影响工作面生产系统布置,降低煤炭采出率的问题进行了断层防水煤柱留设优化研究。以义桥煤矿YF20-3断层防水煤柱留设优化为研究实例,采用钻探、巷探确定断层即不含水也不导水;通过理论计算,得到断层煤柱的最小留设宽度为47 m;采用灰色关联分析法和LMBP神经网络建立综合集成评价模型对断层煤柱的可靠性进行评价,当煤柱宽度不小于10 m时安全可靠;利用FLAC3D软件分析了断层煤柱在工作面推进过程中的应力及破坏规律,对评价模型的评价结果进行了验证。最终确定YF20-3断层煤柱的留设宽度优化为10 m。在13下04工作面开采过程中断层煤柱没有发生大规模破坏,顺槽运行良好。     

河流下断层煤柱区残采工作面安全开采分析

以权家河煤矿河流下断层煤柱区残采回采为例,在分析确定5329残采工作面覆岩类型的基础上,预计了断层存在条件下的导水裂缝带高度,对地面河流和第四系含水层这一复合水体留设了防水安全煤岩柱,并确定了合理开采厚度,根据河流与工作面、断层的空间关系,在回采的不同阶段留设了不同的断层煤柱。研究结果表明:针对5329工作面埋深浅的条件,采高控制在2.3m的条件下能满足留设防水煤柱岩柱的要求;在距切眼120m阶段,开采该阶段需要留设的断层煤柱尺寸不小于21m,120~停采线阶段,需要留设的最小断层煤柱尺寸为72.5m,才能保证安全回采。     

五沟煤矿F_6断层导水性测试

断层按照透水性特征分为导水断层和不导水断层,根据断层导水性和特定地点的承压水水压进行防水煤柱合理留设,不仅能够确保煤矿开采安全,还能有效利用宝贵的煤炭资源。因此,断层导水性的测试结果就成为合理留设防水煤柱的关键性参数。五沟煤矿有一F6正断层横贯井田中部,是矿井工作面布置及开采的潜在威胁,通过对F_6断层导水性进行测试,得出该断层为不导水断层。为矿井工作面布置及合理煤柱留设提供了依据。     

断层影响下防水煤柱留设合理宽度研究

为了确定回采过断层时防水煤柱的宽度,从矿压作用、构造作用以及水力劈裂作用角度,分别推导出工作面采动对岩层的破坏深度公式。从煤壁突水以及底板突水2种突水通道分析断层影响下防水煤柱的留设宽度,最后推导出采场断层防水煤柱留设的计算公式,并通过算例验证其准确性。     

多煤层开采合理煤柱尺寸留设研究

针对潘三矿多煤层回采受F24大型逆断层影响,利用FLAC3D研究11煤和13煤留设不同尺寸断层煤柱情况下,采场应力和塑性区演化规律,从而提出合理的断层煤柱留设尺寸。研究发现,随着11煤回采留设煤柱的减小,应力集中逐渐向断层上盘转移,而13煤回采受11煤回采的影响,煤柱的减小使采空区左侧应力集中区域逐渐增大;同时,断层附近塑性区范围逐渐增大并最终与采场塑性区导通,为防止突水事故,确定煤柱留设尺寸分别为40m、60m;现场工程验证该留设尺寸是合理的。     

对“导水断层防水煤柱的留设”一文的补充意见

本文在肯定付陆廷同志《导水断层防水煤柱的留设》(《河北煤炭》1992年第4期)一文中确定断层防水煤柱尺寸的思路可取的同时,指出了所推导公式的不足之处,并做了一些补充。     

承压水下特厚煤层分区段综放开采技术

为避免特厚煤层综放开采条件下上覆承压含水层的水溃入工作面,提高开采上限,增加煤炭采出率,针对1101工作面地质条件和开采技术条件,采用理论计算的方法,研究了2种不同采放工艺和参数条件的工作面安全开采可能性及煤炭采出率。对特厚煤层不同开采技术条件导水断裂带高度和防水煤煤(岩)柱尺寸进行了预计,提出了工作面倾向分区段放煤的概念。研究结果表明:沿工作面倾斜方向上进行调高开采的方式,可以达到顶板承压水层和导水断裂带之间的安全隔离煤(岩)柱高度要求的目标,同时可以达到煤炭资源的充分回收,实现了煤柱的合理留设和煤炭采出率的提高。     

棋盘井煤矿16煤安全开采分区及防水煤柱留设

分析了棋盘井煤矿16煤煤层充水水源及通道特征;通过水文地质条件分析利用突水系数法对16煤安全开采进行了分区;通过分析断层的导水特点对矿区内不同性质断层防水煤柱留设进行了计算。结果表明,棋盘井煤矿16煤主要充水水源为底板奥灰含水层,其充水通道为井田内的断层,16煤安全开采临界底板标高分别为812.87 m、967.15 m,断层是该矿主要充水通道,F2断层计算留设煤柱为71 m、FS15断层留设煤柱宽度为43 m,小于10 m的断层应在探明其导水性后,再确定是否留设防水煤柱或注浆加固。     

煤峪口矿断层防水煤柱留设研究

针对同煤集团煤峪口矿410盘区矿井开采中出现的断层突水现象,对开采工作面的断层特性以及断层的导水性进行分析,确定断层含有弱导水性,并提出采用简支梁模型和底板突水模型,对断层防水煤柱的留设宽度进行计算,结合81022工作面的地质条件,在底板突水模型下,认为断层煤柱的合理留设宽度为13.33 m,通过现场数据表明:所设计的断层煤柱留设宽度能够有效地控制巷道围岩的变形,对煤峪口矿后续安全开采有很重要的指导意义。     

断层活化特征及防隔水煤柱合理化留设研究

目前浅部煤炭可采储量开挖殆尽,以井工开采的煤矿正逐渐向深部含煤地层区域延伸,因面临深部“高温、高压、高瓦斯”及复杂地质构造的威胁,井下作业环境变得十分恶劣。虽然通过钻探、物探手段及巷道开挖对煤矿安全生产构成较大影响的深部隐伏断层构造进行探查,但矿井对断层性质及采动影响下断层活化等基础资料掌握程度不足。在设计断层防隔水煤(岩)柱留设尺寸阶段,往往存在断层煤(岩)柱留设过大或过小的问题,造成生产期间煤炭资源可开采量的降低,或诱发断层水害事故。以宿州煤电集团界沟煤矿F6断层为研究对象,从断层的含(导)水性、采动影响下断层活化特征、煤层顶板岩性特征及导水裂隙带发育高度等方面综合分析研究煤层防隔水煤柱宽度留设问题。利用基于有限元理论的COMSOL Multiphysics(CM)数值模拟、理论计算及矿井生产验证等多方法,确定最合理的防隔水煤柱尺寸。研究表明：F6断层在未扰动状态下表现为富水性弱,导水性差,但当工作面继续向再前推进至距断煤交线20 m时断层带附近岩层因受集中应力作用而发生塑性破坏,断层导水性质发生变化。基于以上综合分析最终确定F6断层防隔水煤柱合理留设宽度为36.13 m。研究成果...     

马家沟矿F2断层防水煤柱设计修改与实践

文章通过对马家沟矿F2断层的水文地质分析,结合最新的勘探情况,得出了井田西翼十一水平以浅F2断层不导水的结论,根据这一结论,对F2断层防水煤柱进行了修改设计。重新留设的F2断层防水煤柱,不仅解放了161．4万t煤炭储量,创造了较为可观的经济效益,而且没有出现透水安全事故,取得了十分可观的安全效益,为类似矿井的防水煤柱留...     

承压水上工作面采动诱发断层活化及煤柱留设研究

为加强矿井水灾害防治,保障矿井安全开采,以五沟煤矿1026工作面实际地质条件为基础,针对工作面回采诱发断层活化突水问题,采用室内相似材料模拟试验与FLAC3D数值模拟相结合的方法,研究了工作面采动影响下断层的活化特征及煤柱留设情况。研究结果表明：运用相似材料试验分析可知,随着工作面不断推进,当DF68断层下盘防水煤柱小于20m时,DF68断层活化程度明显加剧,工作面突水威胁也将更大|采用数值模拟对工作面推进过程中的DF68断层活化特征、渗流特性及断层防水煤柱的留设进行了系统的分析,得到了DF68断层防水煤柱最小留设宽度|结合相似材料试验、数值模拟综合分析确定DF68断层下盘防水煤柱留设宽度为20m,该宽度在保证工作面回采安全的基础上可进一步提高资源回采率。     

薄煤层工作面区段煤柱合理留设宽度研究

对薄煤层工作面而言,合理的区段煤柱宽度对降低巷道维护难度和提高煤炭采出率十分重要.基于赵家寨煤矿薄煤层赋存条件,采用数值模拟软件研究了不同煤柱宽度下巷道围岩应力分布状况,从降低巷道维护难度和提高煤炭采出率角度提出合理煤柱留设宽度.     

承压水上工作面采动诱发断层活化及煤柱留设研究

为加强矿井水灾害防治,保障矿井安全开采,以五沟煤矿1026工作面实际地质条件为基础,针对工作面回采诱发断层活化突水问题,采用室内相似材料模拟试验与FLAC3D数值模拟相结合的方法,研究了工作面采动影响下断层的活化特征及煤柱留设情况。研究结果表明：运用相似材料试验分析可知,随着工作面不断推进,当DF68断层下盘防水煤柱小于20m时,DF68断层活化程度明显加剧,工作面突水威胁也将更大|采用数值模拟对工作面推进过程中的DF68断层活化特征、渗流特性及断层防水煤柱的留设进行了系统的分析,得到了DF68断层防水煤柱最小留设宽度|结合相似材料试验、数值模拟综合分析确定DF68断层下盘防水煤柱留设宽度为20m,该宽度在保证工作面回采安全的基础上可进一步提高资源回采率。     

基于深度学习及数值模拟耦合的覆岩采动效应研究

为研究回采工作面推进过程中覆岩裂隙发育规律进而论证煤柱留设尺寸的合理性,本文采用数理分析手段进行分析,将待开采工作面实测数据代入神经网络,获得了导水裂隙带预测值;借助FLAC^3D软件模拟工作面回采过程,得到了采场塑性区分布范围图。综合导水带预测值、塑性区分布图与断层实测产状验证,说明了煤柱留设的合理性。     

大采高沿空留设小煤柱宽度优选

为减少井下因留设区段煤柱造成煤炭资源的丢失,以内蒙某矿大采高沿空掘巷留设小煤柱为研究背景,通过对地质资料勘察、有限元数值模拟方法对留设不同小煤柱宽度尺寸进行研究,研究结果表明:当煤柱宽度为3 m、4 m时,巷道处于煤柱支承应力升高区域内;煤柱宽度为5m、6m、7m时,巷道处于煤柱应力降低区域,留5 m时的煤柱应力峰值依然较高,峰值为23 MPa,留7m小煤柱时煤柱的应力降低幅度不大,留设7m煤柱浪费煤柱资源,不符合现场生产效益的要求。所以,从煤柱承载稳定性和煤炭的采出率角度,留设6m小煤柱最为经济合理,现场工业性试验表明该条件下沿空掘巷巷道控制效果良好。     

断裂带岩体工程地质力学特征及其对断层防水煤柱留设的影响

对F₃，F₄断层带水文地质、工程地质特征进行了系统测试研究，并结合钻探、物探资料，对F₃，F₄断层进行了导水和含水性分析，得出了F₃，F₄断层为不导水、不含水断层.分别利用相似材料模拟和数值模拟技术对F₃，F₄断层间块段不同水平留设断层防水煤柱开采进行了模拟，得出了不同地质条件下煤层顶、底板的采动效应；根据F₃，F₄断层带水文地质、工程地质特征及模拟结果，对F₃，F₄断层防水煤柱进行了重新留设，减小煤柱压煤量23万t.     

复合顶板条件下区段煤柱宽度优化与实测研究

根据铜川矿区东二扩大区2103工作面的具体地质条件,对2103上巷区段煤柱的合理留设进行了理论分析和现场实测,最终确定区段煤柱合理尺寸为15 m,保证了工作面的安全回采,提高了煤炭的采出率,为后期同水平工作面区段煤柱留设提供了参考。     

区段煤柱留设合理宽度FLAC3D数值模拟研究

本文以河北某矿6#煤实际开采情况为背景,通过采用FLAC~(3D)数值模拟方法对留设不同宽度区段煤柱时,煤柱内应力和位移分布、煤柱宽度与巷道围岩稳定性进行了分析,得出了工作面间需留设合理煤柱宽度范围,在此基础上,结合矿井实际情况,确定采用留设6m区段煤柱方案,并进行了工业性试验。通过观测发现随着工作面的不断回采,巷道围岩先后经历无采动影响阶段、采动影响阶段以及采动影响剧烈三个阶段,巷道围岩处于可控范围之内,满足生产要求,这与按经验需留设15m区段煤柱相比,减少了煤炭损失,提高了采出率,同时本文的研究对类似条件下区段护巷煤柱的留设具有指导和借鉴意义。     

近距离薄煤层开采断层防水煤柱留设分析

煤矿生产实践中断层防水煤柱的留设往往根据经验确定,由于矿井地质条件及岩石力学条件的差异性,防水煤柱设计不够科学,增加了采场突水的可能性,而数值模拟计算则可以弥补传统方法的不足。在理论分析地质构造、断层特征及充水因素的基础上,采用理论计算及数值模拟相结合的方法,合理留设断层防水煤柱,对类似情况下断层防水煤柱的留设具有一定的参考意义。