极近距离煤层开采煤柱底板应力传递规律研究

上位煤层煤柱载荷在其底板煤(岩)层中的应力传递决定着工作面在整个回采期间巷道支护的难易程度。将煤柱对下位煤层的作用简化后理论推导出煤柱作用下底板岩层竖向应力的分布规律,并与数值模拟结果进行了对比分析。结果表明:煤柱宽度较小不能形成稳定煤柱时,底板不同深度的竖向应力以煤柱中心线为中心呈对称分布,并向两侧逐渐衰减,深度越大,影响范围越大,而影响程度越小;当煤柱宽度较大形成稳定煤柱时,深度较小时底板岩层竖向应力以煤柱中心轴线为中心呈对称"双峰"特征。距离煤柱的深度越小,"双峰"特征越明显。当深度超过一定限值时,对称"双峰"特征消失,均以煤柱中心轴线处竖向应力最大,煤柱宽度越大,应力集中程度越高,传递影响角越小。     

倾斜煤层近距离下跨上山无煤柱开采技术

铁山南煤矿212采区与214采区，在倾向方向上下重叠达400多m，两者的垂直距离仅有28－33m。为了在不留或少留保护煤柱的情况下，达到确保上面采区轨道上山不发生破坏的目的，经过综合分析，理论建模，力学计算，求出最佳参数，然后进行现场试验，并对上山轨道的围岩变形和底板下沉情况，作了采前、采中、采后的观测。结果发现该技术方案可行，轨道上山围岩变形量和底板下沉量均很小，巷道安全状况良好，获得了可观的经济效果和显著的社会效益。     

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。     

浅埋近距离煤层煤柱下开采异常矿压机理

针对补连塔煤矿22307工作面过边界煤柱阶段发生的强动压灾害问题,采用现场实测、理论分析等手段,研究了浅埋近距离煤层大采高工作面边界煤柱下开采异常矿压显现发生机理。结果表明：浅埋近距离厚煤层开采时,下煤层工作面推进至进煤柱阶段发生强动压灾害,支架活柱下缩量达到1 000 mm;下煤层工作面推进过程中,两层煤之间的关键层结构也不断的变化,重复采动阶段,两层煤之间存在一组亚关键层结构,进煤柱阶段,两层煤之间存在一组主关键层结构;进煤柱阶段,煤柱上方关键块的铰接结构发生反向回转运动,导致主关键层关键块上覆载荷增加,发生滑落失稳,引发强动压灾害,同时造成地表出现大的台阶下沉现象。     

近距离煤层群条带开采关键参数的确定

为了对里彦煤矿建筑物下的煤炭进行合理地开采,针对该区域两煤层间距小、地面建筑物密集等特点,提出了采用条带开采方法保护地面建筑物并回收部分煤炭资源的方案。首先运用山东科技大学自主研发的"地表移动变形预计计算系统"软件确定里彦煤矿的条带开采的采出率应该小于60%;然后应用威尔逊理论确定出上层煤条带开采关键参数为采40m留30m;最后应用数值模拟研究了两层煤条带开采时条带煤柱相互作用的规律,确定下层煤条带开采时应采用与上层煤相同的关键参数。论文分析了上部煤层条带开采对下煤层的应力分布影响,充分考虑了下煤层条带开采前的应力环境,并在此基础上研究了下煤层条带开采工作面的位置的选择及关键参数的确定方法,这是在之前的近距离煤层群条带开采中没有涉及的,对近距离煤层群条带开采设计具有指导作用。     

近距离煤层煤柱下的开采方法

综采工作面在近距离上覆煤柱下开采时,由于煤柱集中应力和采动超前压力叠加,两巷维护困难,采取多种方式联合支护,增加支护强度,调整割煤工艺,使工作面安全采出。     

近距离煤层开采斜交过上覆采空区煤柱矿压规律研究

四台矿12^#层402盘区开采过程中需要反复斜交过上覆采空区煤柱，通过多种矿压观测手段分析了首采面8206面开采过程中的采场来压规律及过应力集中煤柱的矿压规律，对该盘区其他相同条件工作面及类似条件下回采采场围岩控制具有参考价值。     

近距离煤层开采区段煤柱破裂分形维数研究

为研究浅埋近距离煤层下行开采工作面区段煤柱压缩量及稳定性,以柠条塔煤矿的煤层群为研究对象,通过edem仿真测试、FLAC3D数值计算、煤柱强度理论及分形理论相结合的方法,研究了区段煤柱保持安全稳定的极限压缩量及其对应的煤柱水平截面破裂分形维数。研究发现:随着区段煤柱错距的增加,煤柱峰值应力和垂直位移相应减小,其水平截面破裂分形维数亦随之减小;当煤柱错距达到40 m时,其上部1^(-2)煤层与下部2^(-2)煤层区段煤柱峰值应力和垂直位移均小于煤柱极限抗压强度和极限压缩量;揭示了区段煤柱压缩量与峰值应力随着煤柱错距的变化规律,并确定了2^(-2)煤层区段煤柱水平截面破裂分形维数与煤柱应力和煤柱错距的对应关系。     

近距离下煤层过遗留煤柱应力集中区研究

在我国,近距离煤层赋存和开采所占比重很大,吕梁矿区木瓜煤矿层间距小于10 m的可采储量占总储量的80%,上煤层已采完,回采工作面间遗留20 m区段煤柱,对下部煤层回采造成一定影响,所以,研究近距离下煤层过遗留煤柱应力集中区具有重要的现实意义。针对木瓜煤矿近距离上煤层采空区、遗留煤柱下巷道维护和矿压显现严重的技术难题,基于近距离煤层上部煤层开采遗留煤柱应力集中会在底板中传递的规律,对下煤层应力影响范围进行了理论计算;并结合10-103工作面的生产技术条件,采用现场矿压监测方法,对工作面上部、中部、下部位置的液压支架监测数据进行分析,采取工作面调斜和加强超前支护措施,对近距离下部煤层过遗留煤柱应力集中区具有一定的指导意义。     

近距离煤层煤柱高应力下巷道支护技术研究

文章通过研究煤柱下高应力巷道顶板及两帮的变形机理和破坏情况,确定高应力作用下巷道的支护方式为强力锚杆锚索组合支护。该技术成功地应用于潞安集团某矿的巷道支护中,取得了良好的技术效果和经济效益,可以在类似条件下的煤柱高应力巷道中推广应用。     

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。     

浅埋近距离煤层出煤柱开采压架防治对策

针对浅埋近距离煤层工作面在推出上覆遗留煤柱过程中普遍出现的压架灾害,采用理论分析和模拟实验,结合压架发生的机理,提出了相应的防治对策。结果表明：出煤柱开采时,煤柱上方2关键块体形成的三铰式结构是不稳定的,该结构的相对回转运动会造成煤层间关键层断裂结构的载荷过大而失稳,最终引起工作面的压架。因此,控制关键块体的回转运动是防治压架的关键。据此提出了以促使关键块体提前回转、阻止和破坏其回转3个方面为思路的压架灾害防治措施,各措施的防治效果得到了相似材料模拟实验的验证,现场应用效果显著。     

近距离煤层开采过上覆煤柱防治压架的理论研究

针对近距离煤层工作面在推出上覆煤柱过程中易发生切顶压架灾害,结合其机理提出一种预防措施:基于两煤层间关键层的周期断裂步距,在煤柱内外两侧各选择一个合理位置爆破关键层,得到一个"横跨"煤柱和采空区的关键块体,随工作面的推进及时发生回转与周围岩块铰接形成稳定结构,从而"掩护"工作面通过出煤柱阶段。采用理论分析,得知工作面在出煤柱过程中关键块体的受力状态。结果表明,关键块体始终处于动态稳定状态。最终在周围岩块的铰接作用下缓慢下沉触矸,整个出煤柱阶段不会发生切顶压架灾害。     

近距离下煤层开采顶板稳定性影响因素的数值模拟

以乌达煤田近距离煤层平错式布置开采为工程背景,采用数值模拟软件模拟了采空区下近距离下层煤开采时,综采面顶板稳定性与间隔层厚度和上层煤柱宽度之间的关系。研究结果表明,煤层间隔层厚度越小,对采场顶板稳定性影响越大,当间隔层厚度小于1 m时,顶板不能自稳,必须采取加固措施;上层煤层遗留煤柱宽度越大,下层煤上部的应力集中系数越小,而且遗留煤柱宽度对煤柱外采空区下顶板稳定性的影响范围相差不大。     

近距离煤层煤柱下巷道合理位置的确定

为确定西铭矿下部9号煤层49401工作面回采巷道的合理位置,文章通过理论分析和数值模拟的方法,分析了上部遗留煤柱对底板岩层的破坏范围,探究了不同外错距离条件下的下煤层回采巷道的围岩变形特征,确定了下煤层回采巷道与上煤层遗留煤柱外错距离,主要得到如下结论：通过建立上煤层遗留煤柱的底板破坏模型,得到底板岩层最大破坏深度与最大水平破坏范围分别为7.55m和4.91m;随着下煤层回采巷道与上煤层遗留煤柱外错距离的增加,下煤层回采巷道的顶底板移近量与两帮移近量均呈现逐渐减小的趋势;综合考虑下煤层巷道围岩的顶底移近量和两帮移近量的变化趋势,最终确定下煤层回采巷道与上煤层遗留煤柱外错距离为15m。研究结果为其他近距离煤层煤柱下巷道合理位置的选择提供一定的参考性。     

近距离下煤层工作面过煤柱矿压显现规律研究

为研究近距离煤层上部区段煤柱对下部综采工作面开采的影响,以石圪台煤矿2^-2上102综采工作面过上部区段煤柱为工程背景进行研究。通过数值模拟与现场实测的方法,针对过第二组煤柱下出现的压架情况,与过经进一步弱化后的第三组煤柱时进行对比。结果表明,受煤柱下集中应力的影响,下部综采工作面过煤柱阶段矿压较为强烈,对煤柱进行水力压裂和深孔爆破等弱化处理后,动载矿压显现强度有明显减弱,现场实测结果表明弱化处理措施避免了综采工作面压架事故,有效保证生产安全。     

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。