邻近煤层同采巷道布置及安全错距优化研究

针对苏村煤矿6煤、10煤分层同采错距不合理,上下两工作面开采受动压的相互影响,造成工作面冒顶、片帮、支架折损等问题,通过采用理论分析、数值模拟以及工程应用相结合的方法对邻近煤层同采工作面巷道布设位置及错距进行了优化研究。研究结果表明：考虑不同开采方式下10煤层巷道围岩应力变化特征,确定上下煤层巷道采用对齐式布置;考虑下煤层开采时覆岩移动,下煤层区段煤柱应大于16.7 m;上下煤层同采时工作面合理错距在45 m左右。研究结果应用工程实践表明,同采期间工作面支架受力平稳,实现了邻近煤层安全高效同采,对类似条件下的煤层群开采具有重要的指导意义。     

邻近煤层同采工作面合理错距研究

为确定邻近煤层同采工作面合理错距,以赵庄煤矿9#、10#煤层同采工作面为研究背景,运用理论计算、数值模拟对比分析了同采工作面在减压区、稳压区内布置方式可行性,并模拟分析了同采工作面合理错距。研究结果表明:上煤层开采对底板的最大破坏深度为9.11 m,对工作面后方底板扰动范围为33.15 m,此邻近煤层间距下应采取稳压区内布置形式,确定下煤层工作面应布置在上煤层工作面稳压区范围内,且合理错距应不小于35 m。现场矿压实测得知:在合理错距下,工作面来压较缓和,周期来压不明显,工作面可安全回采。     

近距离同采工作面合理错距研究

为解决近距离同采工作面的合理错距问题,本文利用理论分析和数值模拟研究手段,对西灵石华苑煤业9#、10#煤层进行了研究.     

近距离煤层同采工作面的合理错距

本文介绍了宜洛煤矿根据工作面实际矿压观察结果 ,结合理论分析确定近距离同采工作面合理错距的方法 ,并在生产实践中进行了验证。其确定方法和结果可供采用近距离同采工作面布置的矿井借鉴。     

邻近层同采工作面动压巷道失稳机理及错距优化研究

针对邻近层同采工作面回采巷道受多次采动影响变形量大的问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法对邻近层同采工作面在走向和倾向上的不同错距进行了研究。结果表明:1)邻近层工作面同采过程中,上下两工作面间岩层受多重采动影响经历了连续—似连续—非连续—散体的过程;2)走向错距不同时,邻近层工作面支承压力峰值、围岩破坏范围和破坏程度由大到小依次为错距20 m、错距0 m、错距50 m、错距60 m;3)受多重采动影响,下工作面运输巷位移随工作面的临近呈现台阶式增加,经历了2次逐渐增加—明显增加—稳定的过程。采区设计应考虑邻近层工作面同采产生的多重采动影响,设计并优化得出合理的走向错距和倾向错距,改善工作面回采时采场围岩尤其是回采巷道围岩的力学状态。     

浅埋近距离煤层群上下煤层同采巷道布置优化

为优化李家豪矿近距离煤层群上下煤层同采巷道布置方式,采用理论分析、FlAC3D数值模拟和现场实践相结合的方法,分析了不同巷道布置方式的优劣,提出了适合于李家豪矿煤层群开采的合理布置方式,并运用数值模拟结果确定了上下巷道合理错距。研究表明:通过分析下煤层巷道应力云图,确定了外错12m最合理,现场顶底板和两帮位移量监测数据验证了理论的正确性,该方案能达到工作面正常推进的要求和良好的支护效果。     

近距离煤层同采工作面合理错距数值模拟研究

以华苑煤业近距离9、10号煤同采为背景,根据现场实际条件,通过数值模拟分析了9、10号煤工作面在不同错距下采场周围应力在工作面回采过程中的分布规律以及顶板移近量的变化规律,结果表明:当两工作面错距大于35 m时,两煤层层间应力不会影响到10号煤层的回采;两煤层同采时,在10号煤层前方出现两个支承应力峰值,两峰值之间的弹性区应力在错距增加到35 m时趋近于原岩应力;当工作面错距增加到35 m时,控顶区内不同高度处的顶板移近量趋于稳定。研究结果对于近距离煤层同采工作面布置具有技术指导意义。     

近距离煤层同采工作面合理错距研究

结合山东东山矿业有限责任公司新驿煤矿二采区的具体条件,介绍了近距离煤层同采时上下工作面错距确定的两种方法,根据矿山压力理论分别计算了下工作面位于上工作面后方压力恢复区时工作面的最小错距和面位于减压区时的错距范围,并分析了影响工作面错距的主要因素。     

大采高工作面初采期间巷道围岩变形特征

针对大采高工作面初采期间矿压显现剧烈的特点,以安徽省某矿1282(3)工作面为研究对象,采用数值模拟软件FLAC~(3D)对大采高工作面初采期间两巷围岩变形特征进行模拟计算,并且同时在1282(3)工作面运输巷和回风巷中布置测站,对工作面初采期间的巷道围岩移近量和移近速度进行现场实测。研究结果表明:大采高工作面1282(3)初采期间超前支承压力影响区域为工作面前方60 m左右,运输巷的围岩移近量与移近速度大于回风巷的围岩移近量与移近速度。     

近距离煤层群同采工作面压外式布置研究

结合山西灵石华苑煤业的工程实际,借鉴国内学者提出的近距离煤层群同采时工作面压外式错距布置的理论计算公式,研究了影响压外式错距布置的因素,同时得出华苑煤业9#、10#煤层同采时,工作面压外式布置最小理论错距。应用UDEC数值模拟软件进行了模拟分析,验证了理论计算公式的合理性,为山西灵石花苑煤业的工作面错距布置方式提供了一定的指导。     

下工作面开采对上部砌碹巷道的破坏

为了掌握上覆巷道在下伏工作面开采影响下的变形破坏规律,通过在回风巷内建立岩移观测站,对开采过程中巷道的移动与变形情况进行了实测。根据实测结果通过反算获得了本矿区岩层内部移动概率积分法预计参数,分析了巷道变形破坏的原因,总结出了砌碹支护巷道变形破坏与水平变形值的关系。研究结果表明：下伏煤层开采对上覆巷道移动与变形的影响是一个动态变化的过程,采动影响下巷道砌碹的破坏是巷道纵向水平变形和横向水平变形共同作用的结果。大巷围岩强度较低、完整性差,巷道砌碹支护体的失稳以及采动应力的叠加是导致巷道变形破坏严重的原因。     

综采工作面过上山原位留巷技术研究

提出一各回采工作面过上山采空区原位留巷技术,即过上山前加固巷道,然后进行扩巷,采用高强度锚杆、锚索组合支护,在过上山过程中架后实施木垛巷旁支护。分析了过上山巷道支护加固机理,借助数值计算模拟了工作面过上山全过程。在井下试验中,轨道上山顶板最终沉降率为54％,顶板基本保持完整,局部维修后可继续使用,取得经济效益600余万元。该成果不仅拓宽了锚杆支护的应用范围,而且实现了回采工作面连续推进,提高了煤炭资源采出率。     

塔山矿特厚煤层综放工作面小煤柱留设技术研究

塔山煤矿工作面原有设计采用预留宽煤柱的方式,通过井下回采实践表明,此煤柱留设方式会造成煤炭资源损失率高达26%,且不利于巷道围岩的维护,工作面开采过程中明显发现巷道受到应力挤压导致的围岩变形现象,并且巷道冒顶现象时有发生。基于上述背景,采取理论计算结合数值模拟推演计算的分析方法,明确了适合塔山煤矿赋存条件的8117综放工作面煤柱宽度为8 m。8117综放工作面通过采用留设小煤柱技术以来,有效地避免了宽大煤柱引起的围岩移进量大,进而导致巷道围岩变形严重的问题,且将煤炭损失率降低至12%,避免了煤炭资源的浪费。     

煤柱宽度对巷道围岩稳定性的影响研究

王庄煤矿91采区排水巷保护煤柱稳定性对于整个采区通风、排水、工作面安装等具有重要意义.采用物理模拟和数值模拟的方法,研究工作面回采时不同宽度保护煤柱条件下排水巷围岩位移、塑性区发育以及覆岩垮落特征.结果表明:煤柱宽度为20～40 m时,排水巷受工作面影响强烈,塑性区大小随煤柱宽度的减小而增大,煤柱裂隙发育,难以满足生产...     

考虑流变特性的两向不等压巷道围岩塑性区近似解

针对巷道围岩受两向不等压地应力作用下的平面应变问题,分析围岩流变特性对其塑性区的影响。深埋巷道围岩因流变的发展而持续变形,其达到稳定后的峰值应力为一定围压下的长期强度。基于此,以皖北恒源煤矿-950 m进风井井底车场巷道为例,通过三轴压缩与蠕变试验测定了巷道岩石的抗压峰值强度、长期强度和残余强度。然后,考虑岩体峰后脆性软化特性将巷道围岩分为弹、塑性区,并从既有文献轴对称应力场塑性区公式出发,结合围岩总荷载不变的规律推导了两向不等压巷道围岩水平(及竖向)轴上的塑性区半径,再结合既有文献求解的塑性区形状,相对准确地给出了两向不等压巷道围岩塑性区边界的近似解。该近似解在不考虑岩体峰后脆性软化时的结果与既有文献给出的相应解析结果完全吻合;并且轴对称应力场圆巷围岩塑性区半径的解析解是该近似解在侧压系数为1时的特例。最后,结合试验数据,就考虑岩体流变特性与否的两种情况进行了对比。结果表明:考虑流变,视岩石长期强度为围岩峰值应力,得到的塑性区范围与工程实际基本吻合;否则围岩仅产生弹性变形,与实际偏差较大。可见,岩体流变特性对围岩塑性区分布具有重要的影响,理论研究及工程实际中,忽视岩体流变特性实则无形中高估了围岩岩性,不利于巷道围岩长期稳定性与安全性的评估。     

小煤柱护巷技术应用实践

针对赵固一矿11031-1孤岛工作面煤层赋存条件,通过分析巷道支撑压力分布情况和围岩变形破坏特点,运用极限平衡理论,确定工作面护巷小煤柱合理尺寸,同时结合现场巷道变形观测数据,证明锚网索支护效果良好,不仅能保证小煤柱护巷期间工作面安全生产,还能提高煤炭采出率。     

煤柱宽度对综放工作面巷道位移的影响规律

应用现场实测和计算机数值模拟(FLAC3D)方法,研究调整并分析了不同煤柱宽度条件下,综放回采巷道围岩位移分布特征及其变化规律.研究结果表明,护巷煤柱的宽度不同,综放工作面巷道位移变形有很大差异,巷道围岩移动具有明显的采动影响近场效应;在一定的护巷煤柱宽度范围内,并非煤柱越宽越稳定,或在极窄小煤柱护巷条件下,将巷道布置在采空区边缘低应力区就有利于维护;合理的支护方式应能控制巷道呆动影响剧烈阶段的围岩变形,支护设计应从载荷控制向变形控制转变.     

两向不等压巷道围岩塑性区近似解及数值模拟

针对两向不等压巷道围岩塑性区的解析问题,使用应力构造法求解时,巷道围岩塑性区以外的弹性区应力被主观地认为与围岩弹性应力状态下的应力在形式上一致。这虽然明显不合理,但在侧压系数为1的某个邻域内,应力构造法的准确度较高;只是在该邻域以外,其仅能确保围岩水平(或竖向)轴上塑性区半径的精度,其余位置并不准确,甚至偏差很大。同时,以侧压系数为1的特例为基准,将依据近似隐式法得到的围岩塑性区半径与基于成熟轴对称平面应变理论的相应解析解进行对比,可以发现前者存在较大理论误差。为改进上述不足,以应力构造法为基础确定围岩水平(或竖向)轴上塑性区半径;再结合近似隐式法能够较好反映塑性区形态一般变化规律的优势,以近似隐式法为基础确定塑性区的形状;最后,依据相似原理,相对准确地给出了两向不等压巷道围岩塑性区的近似解析范围。将该理论应用于工程实例的分析计算,并以数值模拟结果为基准就各算法的准确性问题进行了对比分析,结果表明:上述算法不仅消除了近似隐式法在侧压系数为1时的理论误差;还克服了应力构造法无法反映塑性区一般形态变化规律的缺陷。该算法与数值模拟的结果比较接近,可代替数值模拟进行两向不等压巷道围岩塑性区的近似求解。     

极近距离煤层下位巷道变形机理及控制

为了解决极近距离煤层下位巷道围岩维护的难题,以山西蒲县北峪煤矿工程地质条件为背景,通过数值计算研究了极近距离上位煤层采空区下底板岩层的应力分布规律及下位煤层巷道变形破坏特征,确定了下位巷道顶板控制原则,并对不同顶板控制方式进行了现场测试;在此基础上,提出了基于水力膨胀锚杆全长锚固和顶板超前插管法的三维联合控顶技术,并依据力学计算和现场测试结果确定了关键参数。工业性试验表明,研究开发的控制技术对极近距离煤层下位巷道围岩的控制作用显著,巷道整体维护状况良好,给类似条件下的巷道围岩控制提供了有益的参考。     

复合顶板动压巷道围岩应力演化和支护技术研究

三交河矿10_^#下煤层顶板为典型复合岩层,从已掘巷道来看,10_^#下煤层巷道顶板成型不佳,容易风化破碎,受采动影响下易出现顶板离层破碎下沉等破坏现象。10-2032巷为复合顶板条件采掘对穿巷道,支护难度较大,在分析地质条件的基础上,通过数值模拟,对10-2032巷与10-201回采面对穿前后的应力状态进行了分析。结合应力演化情况和锚杆支护原理,根据工程类比和数值模拟结果,提出10-2032巷锚杆锚索支护设计。顶板采用长短锚索组合支护,两帮采用单体锚杆搭配W钢护板支护,井下实践证明,与相邻回采面对穿后,2032巷仍能保持较好的支护效果。