基于煤岩应力监测的深井沿空掘巷煤柱宽留设研究

为确定合理的区段小煤柱宽度,保证深部矿井沿空巷道的稳定性和实现工作面安全回采,以高家堡煤矿101工作面为例,采用钻孔应力监测方法,对101工作面推过前后的侧向煤体应力分布特征进行了实测研究,为沿空掘巷小煤柱留设提供实测资料。研究结果表明:工作面侧向煤体应力峰值至煤壁13~17 m,至煤壁9 m之内属于应力降低区,在该范围区内沿空掘巷,可避免受较高支承压力的影响,有利于巷道维护。在此基础上,采用数值模拟方法,优化分析得到103工作面沿空掘巷小煤柱合理宽度为6~7 m,103回风巷(沿空掘巷)实际小煤柱宽度为7 m,通过对103沿空巷道围岩变形及锚杆锚固力现场监测,表明巷道围岩变形量不大,顶板、小煤柱帮及工作面帮巷道最大变形量分别为112、88、75 mm,锚杆锚固力变化相对较小,巷道维护状况较好,能够满足工作面安全回采。     

孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷合理煤柱宽度确定

为了确定寺家庄煤矿15106孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷的合理煤柱宽度,文章通过数值模拟与现场实测的方法,分析了不同窄煤柱留设宽度条件下窄煤柱的垂直应力特征及沿空巷道的围岩变形特征,最终确定了15106孤岛工作面区段煤柱的合理宽度,主要得到如下结论：随着窄煤柱宽度的增加,煤柱内部受到的垂直应力先增大后减小。当煤柱宽度为7m时,煤柱内部峰值垂直应力为50.23MPa,应力集中系数为3.52。窄煤柱宽度由7m增加至8m后,回采巷道顶板下沉量的变化差异不大,且煤柱帮移近量的变化幅度逐渐减小。最终确定15106孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷的合理煤柱宽度为7m。经现场工程应用,巷道围岩变形较小,7m窄煤柱沿空掘巷工程取得成功。     

顶板未稳定情况下沿空掘巷区段窄煤柱宽度研究

以皖北钱营孜煤矿W3214工作面运输平巷为例,通过现场实测、理论计算和数值模拟计算对顶板未稳定的情况下沿空掘巷区段煤柱合理宽度进行研究,为该矿W3214工作面设计合理窄煤柱宽度。通过理论计算和运用UDEC4.0软件,对不同煤柱宽度下巷道变形破坏规律的数值模拟,两者相结合确定最佳合理的窄煤柱宽度方案。模拟4种不同宽度煤柱时的垂直位移量和水平位移量,经比较分析,最终确定沿空掘巷区段窄煤柱的合理尺寸宽度为5 m。数据表明,遇到窄煤柱情形下,沿空掘巷的巷道掘进区段仅使煤巷围岩产生小范围的应力重新分布,但不会使围岩发生大范围的变化。     

深部综放大断面沿空掘巷小煤柱尺寸优化及控制技术

针对深部综放大断面沿空掘巷小煤柱宽度确定的难题,以东滩煤矿沿空巷道小煤柱尺寸确定为例,首先通过对小煤柱力学模型分析确定小煤柱宽度应大于2.74m;然后经过数值模拟研究不同尺寸小煤柱下巷道围岩的变形规律,确定小煤柱合理尺寸为4m左右;提出合理的围岩控制技术。现场试验表明,生产期间小煤柱稳定性较好,沿空掘巷整体稳定,变形量得到了有效控制。     

沿空煤巷护巷煤柱宽度与非对称支护技术

以昌恒煤矿9102工作面窄煤柱沿空掘巷为工程背景,综合窄煤柱稳定性尖点突变理论计算结果、数值模拟结果和煤柱支承压力现场实测结果,综合确定9102窄煤柱合理宽度为9 m,得出锚索桁架非对称控制技术能够有效控制沿空掘巷顶板非对称变形破坏。现场宏观矿压观测结果表明,顶板、煤柱帮和实体煤帮位移量在工作面回采期间变形量较小,巷道控制效果良好,回采安全得到有效保障。     

阳煤二矿沿空掘巷小煤柱合理宽度研究

以阳煤集团二矿81215综放工作面小煤柱沿空掘巷为研究背景,采用理论计算得出合理的煤柱宽度为6.57～7.68 m,然后通过UDEC数值模拟软件分析了不同煤柱宽度下81215回风巷煤柱内的应力分布、裂隙发育特征及巷道变形规律,确定出合理的小煤柱宽度为8 m。根据现场条件提出了沿空掘巷的支护方案,现场试验结果表明,8 m煤柱宽度和支护方案下的巷道变形量小,满足矿井安全高效的生产需求。     

庞庞塔矿特厚煤层沿空掘巷技术研究与应用

庞庞塔矿10号煤为特厚煤层,为提高煤炭资源的回收率,在10-101工作面进行沿空掘巷的研究。理论计算和数值模拟表明,在工作面回采后,两端头塑性区的宽度为6.5~9.5 m,并且随着煤柱宽度的增大,区段保护煤柱中弹性核区范围增大,由此确定10-1012巷的区段保护煤柱宽度为9.0 m。现场应用表明,10-1012巷沿空掘巷巷道表面位移小、深度基点稳定。     

厚煤层沿空掘巷合理煤柱宽度研究

为确定厚煤层沿空掘巷合理的区段煤柱留设宽度,文章以寺家庄煤矿15119工作面回风巷为工程背景,通过数值模拟与现场实测的方法,分析了不同区段煤柱留设条件下沿空掘巷巷道围岩的变形特征,确定了合理的沿空掘巷区段煤柱留设尺寸,主要结论如下：1）数值模拟结果显示,巷道顶板靠近煤柱一侧的下沉量明显大于靠近实体煤一侧的下沉量、巷道左帮和巷道右帮靠近顶板的移近量明显大于左帮靠近底板的移近量;2）数值模拟结果显示,随着区段煤柱留设宽度的增加,沿空巷道的顶板下沉量、左帮移近量和右帮移近量逐渐减小,且其减小幅度也逐渐降低,并最终确定15119回风巷沿空掘巷的区段煤柱留设宽度为8m;3）现场监测结果显示,随着观测时间的不断增加,15119回风巷巷道顶板下沉量不断增加,最终测站1和测站2的巷道顶板的下沉量稳定在55mm左右。     

迎回采面沿空掘巷合理煤柱宽度确定及应用

采用理论计算、数值模拟相结合的方法,对平沟煤矿090203工作面回风巷道相向临近区段回采工作面掘进工程中,历经临近区段工作面倾向老顶活动全过程影响期间,护巷窄煤柱的合理宽度进行了研究,确定合理窄煤柱宽度为5m。将这一宽度应用于该工作面回风巷道迎采沿空掘巷实践,监测表明巷道断面收敛率为12.3%,巷道整个服务期间没有发生漏风渗水现象,巷道围岩维护取得良好的效果。采用这种方法来确定迎采沿空掘巷窄煤柱宽度是合理的。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度研究

为了减少干河煤矿区段煤柱的宽度,通过理论分析和FLAC3D软件建立2-1052巷留窄煤柱沿空掘巷数值模型,确定2-1052巷沿空掘巷所留设窄煤柱的宽度为6m。现场窄煤柱护巷掘进后,巷道两帮的深部位移量控制在有效范围内,可以保证巷道的安全掘进及正常回采。     

宽煤柱内沿空掘巷的研究与实践

为提高煤炭回收率与解决工作面采掘接替紧张的问题,以余吾煤业回采巷道为研究对象,采用极限平衡理论和数值模拟方法,分析了上区段工作面回采后宽煤柱内垂直应力的分布规律,对在宽煤柱内沿空掘巷的窄煤柱合理宽度进行研究,确定了在宽煤柱中沿空掘巷的窄煤柱合理宽度为5.0 m。     

综放开采沿空掘巷小煤柱宽度留设及支护技术研究

为合理确定区段小煤柱宽度及沿空巷道支护方式,以阳泉五矿8407综放工作面为例,基于采空侧基本顶断裂力学模型及围岩极限平衡理论,理论计算了合理煤柱宽度的上下限值,采用钻孔应力监测方法,对回采过程中煤柱内部应力分布进行了实测,进而确定沿空巷道支护参数。研究结果表明:沿空掘巷小煤柱宽度合理范围为9.03~11.80 m,取10 m为宜,煤柱侧0~3 m范围煤体发生塑形破坏、3~6 m范围为弹性核区、6~10 m范围靠近8409采空区承载能力弱,因而在8407回风巷掘巷期间采用锚杆+长短锚索一次支护,回采期间对煤柱帮进行3 m钻孔注浆加固二次支护,现场实测数据显示,8407回风巷沿空掘进期间围岩变形量较小,回采期间顶板、注浆加固煤柱帮、实体煤帮最大变形量分别为0.20、0.05、1.00 m,围岩变形处于可控范围,实现了综放工作面安全高效回采。     

软弱顶底板下沿空掘巷小煤柱合理宽度的确定

针对软弱顶底板下沿空掘巷的具体生产地质条件,以东怀煤矿3100工作面为研究对象,通过对沿空掘巷上覆岩层结构在掘进和回采期间稳定性的分析,阐述了沿空掘巷围岩稳定的基本原理,认为维护巷道围岩小结构的稳定是沿空掘巷稳定的基础.通过理论计算与数值模拟相结合的方法,确定小煤柱的合理宽度为5 m.经过现场工业性试验,留设5 m小煤柱的方案,能较好满足生产要求,保证工作面顺利回采.     

亿隆煤业小煤柱沿空掘巷技术应用研究

为解决亿隆煤业采掘接替紧张的问题,设计在1-102工作面采用留小煤柱沿空掘巷技术,且在1-101工作面回采期间进行沿空巷道的掘进,采用理论分析、数值模拟等方法,确定合理的护巷煤柱宽度为5.0 m,距临近工作面+48～-105 m范围内为采动影响剧烈区段,据此设计沿空巷道的掘进时机和加固范围,现场应用后矿压监测结果表明,掘巷期间顶底板相对移近量为0.341 m,两帮移近量为0.265 m,围岩位移量在合理范围内。     

特厚煤层综放工作面区段煤柱宽度优化及应用研究

斜沟煤业特厚煤层综放开采区段煤柱宽度为35m,为提高资源利用率欲对区段煤柱宽度进行优化,通过理论计算分析及数值模拟研究表明,23111工作面合理的区段煤柱宽度为8.6～44.4m,最为合理的区段煤柱宽度为15m,在实际生产中23111运输巷沿空掘巷煤柱宽度为15m,23111工作面回采期间对煤柱进行钻孔窥视,二次采动影响下,回采侧煤柱松动破坏的深度约为7.0m,煤柱完整性和承载能力较好,且巷道的变形量在安全可控的范围内,区段煤柱优化为15m取得了良好的应用效果和经济效益。     

极限平衡理论及数值模拟在沿空合理小煤柱宽度确定中的应用

为确定出辛置煤矿10-412工作面沿空掘巷合理小煤柱宽度，通过理论分析计算出合理小煤柱宽度为5.93～6.94 m，采用FLAC^3D数值模拟软件分析了支护前后不同煤柱宽度下的中性区宽度及煤柱承载能力，综合确定合理小煤柱宽度为6 m。现场应用结果表明，6 m煤柱宽度下的巷道围岩变形量较小，满足矿井安全高效的生产需求。     

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。     

孤岛工作面沿空掘巷巷道位置及支护设计研究

针对孤岛工作面沿空掘巷巷道位置及支护问题,结合2302孤岛工作面工程实例,采用理论分析、FLAC~(3D)数值模拟和现场实测等方法研究孤岛工作面应力分布特征,分析留设不同宽度煤柱对巷道安全生产的影响,确定巷道最佳位置及支护方案。结果表明,受两侧采空区影响,孤岛工作面应力呈现马鞍形分布;FLAC~(3D)软件分别模拟不同煤柱下巷道开挖情况,分析煤柱内应力分布与巷道顶板位移情况,确定沿空掘巷合理留设煤柱宽度为6 m;通过数值模拟与现场实测,得出巷道采用设计的支护方案,变形得到有效控制。     

大倾角煤层沿空掘巷煤柱留设尺寸探究与应用

为确定大倾角煤层沿空掘巷预留小煤柱合理宽度,通过理论计算对护巷煤柱宽度进行了分析;运用UDEC模拟软件对不同煤柱宽度下巷道的变形量和煤柱应力进行了数值模拟。结果表明:理论计算的煤柱合理宽度应为5m;综合数值模拟中煤层顶板支承压力分布、巷道变形量和煤柱应力集中情况选取煤柱宽度为5m,与理论计算相符;将所得结果应用于21071工作面回风巷的掘进,即留设5m煤柱沿空掘进巷道,回采期巷道变形量能满足矿井正常生产需求,无需返修。     

窄煤柱沿空掘巷技术在赵庄二号井的应用

文章针对赵庄二号井3#煤回采工作面区段煤柱留设宽度较大、煤炭资源回采率低的问题,采用理论计算和数值模拟相结合的研究方法,确定了2325综采工作面2107巷留窄煤柱沿空掘巷时煤柱最佳宽度为8m,并给出了相应的支护方案。现场实测结果表明:当煤柱宽度为8m并采取相应支护措施后,沿空巷道顶底板和两帮最大移近量分别为154.26mm和97.15mm,巷道围岩变形控制效果良好,确保了工作面安全生产。