极近距离煤层错层位巷道布置方式及围岩控制技术研究

为解决极近距离煤层群分层开采支护难度大、危险性高等问题,探索错层位巷道布置采煤法及区段间相邻巷道联合支护技术在极近距离煤层群开采中的应用前景,以官地矿8、9号煤地质条件为研究背景,经论证8、9号煤之间的夹矸层厚度较小,满足放顶煤要求,不会影响顶煤冒放性,以此确定采用错层位巷道布置采煤法进行极近距离煤层联合开采的回采方案。通过极限平衡理论、数值模拟确定了下区段沿底巷道位置,沿底巷道顶煤破碎区宽度为1.93 m,极限平衡区宽度为6.65 m。采用FLAC3D数值模拟软件对下区段沿底巷道位置进行选择,计算结果为侧向支承压力峰值与巷道侧距离为6.85 m,与前述理论计算得到的极限平衡区宽度基本相同。结合理论分析及数值模拟计算结果确定该地质条件下错层位外错式巷道布置方案水平错距为2 m。对区段间相邻巷道联合支护技术机理进行论证研究,并结合矿方原始支护方案最终确定区段间相邻巷道联合支护方案。对下区段沿底巷道顶底板移近量和两帮移近量进行现场实测,结果表明:下区段沿底巷道围岩变形整体处于可控范围内,错层位巷道布置方式支护方案设计较为合理,可以满足工作面安全生产需要,可为类似条件下工作面布置及围岩控制提...     

空场人工点柱替换原生矿柱回采技术及工艺

针对采用空场法开采的矿山采空区内原生矿柱回采技术难题,采用人工矿柱替换原生矿柱的残矿资源回收方案。其实现方法是:通过对原生矿柱开采前的空区稳定性数值模拟分析,反演空区允许的极限暴露面积,据此作为人工点柱布置和参数计算依据。为保证人工矿柱的稳定性,对倾斜底板进行台阶削平处理,并以三角形结构布置底座钢筋。采用井下废石砌筑人工点柱外墙,利用矿山已有的全尾砂胶结充填系统充填点柱内芯,待充填体沉缩凝固形成一定强度后,再以预制楔形体结合混凝土泵送充填联合接顶的工艺充填接顶,确保人工点柱的强度及有效接顶。     

南阳坡煤矿3号煤层区段煤柱合理宽度研究与实践

针对高强度开采工作面区段煤柱合理宽度留设问题,以南阳坡煤矿3号煤层8701工作面为工程背景,综合应用理论分析、数值模拟与现场试验相结合的研究方法,研究了工作面区段煤柱合理宽度及围岩联合支护技术。通过理论方法计算出3号煤层区段煤柱的宽度应大于13m,并利用数值模拟的方法对比分析不同宽度煤柱受力与塑性区变化情况,综合考虑巷道稳定性及安全高效开采等因素,确定煤柱合理宽度为18m;提出采用锚杆及锚索补强联合支护系统进行巷道支护,现场监测表明18m煤柱下巷道围岩控制效果好,为类似条件下巷道布置提供了有益借鉴。     

极近距离煤层群下层煤工作面巷道合理布置位置数值模拟

澄合百良旭升煤矿开采的两层煤间距很近,下煤层开采巷道布置受上煤层开采影响大。应用FLAC 3D数值软件模拟分析了极近距离煤层群下煤层工作面巷道采用内错、重叠和外错布置形式时巷道的塑性破坏、顶板垂直应力和下沉位移特征。根据模拟结果分析,采用内错布置方式时巷道的破坏范围、巷道顶板应力变化和变形量均相对较小。通过进一步的数值模拟研究,巷道的塑性破坏大小、顶板垂直应力值和下沉位移量在内错8 m内变化不大,而随着内错距离的增大,塑性破坏范围和垂直应力值等也逐渐增大。结合压力传递影响角理论,经计算应力集中在下煤层中的影响范围为4 m。得出了下煤层开采巷道合理布置应采取内错的方式,具体位置参数为内错4~8 m。     

近距离煤层回采巷道布置方式研究

根据近距离煤层开采相互影响大,回采巷道布置、区段煤柱的留设需考虑煤层间开采的相互影响的特点,在分析了近距离煤层开采采动应力分布、上部煤层区段煤柱载荷规律及近距离煤层开采回采巷道位置关系特点的基础上,结合煤层工程地质条件,应用理论分析和数值模拟的方法,确定了其回采巷道的布置方式和区段煤柱的尺寸.     

近距离煤层开采巷道布置方式数值模拟分析

针对下石节煤矿开采中面临的下煤层开采巷道的合理布置问题,在分析煤层的地质开采特征的基础上,通过离散元数值模拟软件,对3种不同地质开采条件下煤层开采底板应力和位移分布情况进行模拟,并模拟了不同巷道布置方式下的应力分布和变形特征。结果表明:一侧采空煤体、一侧采空4~(-2)煤邻近采空区和两侧采空条件下巷道布置采用内错式最为合理,且最佳内错距离为20 m。采用此巷道布置方式时,巷道位于应力降低区,且巷道顶底板和左右两帮的变形很小,减小了支护难度。     

厚煤层综放开采区段煤柱合理尺寸研究

以经坊煤业3-707工作面为工程背景,采用理论计算和数值模拟的方法,对区段煤柱尺寸进行了研究。结果表明,理论计算工作面区段煤柱合理宽度应不低于23.7 m,数值模拟确定区段煤柱宽度为25 m,能够保证巷道安全稳定性,理论计算和数值模拟基本吻合。     

大地精煤矿近距离煤层同采面错距和巷道布置研究

为合理确定大地精煤矿近距离煤层同采工作面错距及巷道布置方式,采用滑移线场理论分析上部煤回采后对下部底板的破坏特征,结合煤层地质条件,得出上煤层开采后对底板的最大破坏深度为9.35 m;在稳压区和减压区2种错距理论下,得出同采煤层错距范围,经过对比近距离煤层夹层厚度和下煤顶板完整程度等因素,确定采用减压区布置,最小错距为16.75～29.85 m;通过数值模拟分析,得出重叠式巷道布置下上区段煤柱和下煤层巷道应力场叠加,确定5-2煤回采巷道内错式布置,内错距为6 m。理论数值计算辅之数值模拟分析确定该矿同采面合理错距和巷道布置方式,指导实际生产。     

华亭煤矿合理煤柱尺寸确定及分层巷道布置优化

在华亭矿地质条件基础上,利用数值模拟软件对特厚煤层分层综放开采煤柱的留设和分层巷道布置进行优化计算,得出了较优的区段煤柱尺寸和分层巷道的布置方式。并将所得的煤柱尺寸和实际进行比较,基本满足工程需要。     

挑水河磷矿近断层破碎带回采巷道稳定性研究

复杂地质条件下地下矿山巷道的稳定性是矿山围岩控制的难点。针对宜昌挑水河缓倾斜磷矿体近断层回采巷道,采用数值模拟方法,设置5组不同的工况条件进行对比研究。研究结果表明：回采巷道靠近断层时,由于暴露的采空区面积较大,会加大断层破碎带对于巷道稳定性的影响,必须尽量避免沿倾向布置,如果一定需要采用倾向布置回采巷道,则应当加大断层保安矿柱的安全距离,并且注意靠近断层处采空区的围岩变化;回采巷道沿走向布置时,15 m的保安矿柱可使单条带回采时的巷道基本处于稳定之中,但对于需要多条带同时开采的采区,则需要至少20 m以上的断层保安矿柱。     

崩落法转充填法采场隔离矿柱合理厚度研究

对于由崩落法开采向充填法开采转变的矿山,受崩落法开采的采动影响,其工程地质条件会变得相对复杂,围岩完整性及其稳定性相对较差,开采技术条件相对复杂。为确保矿山下步生产作业的安全,必须要在崩落法采场与充填法采场之间留设隔离矿柱。本文结合矿山实际工程地质条件,创新地采用了以考虑采空区顶板垮塌冲击动载荷的弹性小薄板理论为代表的多种理论分析方法确定了崩落法转充填法采场之间水平隔离矿柱的尺寸,采用结合矿山围岩移动参数和Bieniawski矿柱强度理论的方式计算了崩落法转充填法采场之间隔离间柱的尺寸,与此同时,采用Phase2二维数值模拟的方式对隔离间柱的尺寸合理性进行了验证,最终实现了矿山崩落法转充填法的顺利转型,在保证矿山下步安全回采的基础上,提高了矿石回收率,为矿山创造了一定的经济效益。     

李阳煤矿回采巷道支护研究

以李阳煤矿15102区段运输平巷为工程背景,采用数值模拟研究了3种不同的巷道支护方式在煤巷掘进时的围岩应力与位移的分布特征。数值模拟结果表明,采用全煤巷道的高强度锚杆锚索联合支护时巷道稳定性最好。     

基于采空区模拟的错层位外错式巷道位置选择研究

为了研究错层位外错式巷道布置法中下区段沿底巷道位置选择问题,首先通过理论计算对302工作面的顶煤应力分区进行划分。采用FLAC3D数值模拟软件对采空区进行充填模拟计算,并以此为基础对错层位工作面开挖后垂直应力及塑性区分布情况进行分析,最后综合考虑理论计算及采空区充填处理的数值模拟计算结果,确定下区段沿底巷道水平错距为3m。结合错层位外错式所具有的空间位置关系提出区段间相邻巷道联合支护方案,并采用FLAC3D数值模拟软件对实验结果进行验证,最终结果认为该巷道布置及支护方案有利于减少煤柱留设尺寸,提高资源回收率,同时可以对区段间相邻巷道起到良好的控制作用。     

钱家营矿工作面巷道布置模拟研究

采用理论分析、数值模拟和相似模拟方法对传统留煤柱巷道布置和错层位巷道布置进行研究。首先确定传统巷道布置的煤柱宽度,并进行合理性验证,以及错层位巷道采用外切式布置;其次根据钱家营煤矿实际地质条件,模拟研究不同宽度煤柱在煤体开挖后的围岩应力和变形破坏,得出了12-1煤层区段煤柱的合理宽度为6m,弹性核宽度为3.2m,与错层位巷道布置进行对比,最后采用相似实验模拟研究2种巷道布置上覆岩移状态,为12-1煤层后续开采巷道布置提供依据。     

无假顶下分层平巷布置技术研究

大柳塔活鸡兔井1-2煤采用分层开采的方法,但在上分层开采过程中没有铺设人工假顶,导致下分层开采时巷道布置困难。针对此问题,采用综合比较法最终选定外错式布置巷道。通过理论计算及数值模拟的方法得出上、下分层巷道合理的外错距应为4.2 m,据此结果布置下分层平巷。同时开采实践显示开采期间矿山压力不明显,无巷道变形现象,外错式布置方式比较合理。     

厚煤层回采巷道的优化布置研究

煤矿回采巷道的合理布置对于煤炭资源的高效回收至关重要。以山西三元福达煤矿15#煤层为研究背景,结合矿井的生产实际条件,采用理论计算、数值模拟、现场实测的方法对15101工作面合理的区段煤柱宽度进行研究,最终确定15101工作面区段煤柱合理宽度为19 m,并对回采巷道的布置方式进行优化设计。     

近距离煤层群上下煤层回采巷道合理位置研究

针对近距离煤层群上下煤层回采巷道合理布置问题,采用理论分析、数值模拟及现场考察等方法,研究分析了某矿2~#煤层开采后遗留区段煤柱应力分布特征及对下邻近层4~#煤层的影响规律。通过建立力学模型、理论计算得出2~#煤层遗留煤柱对下邻近层4~#煤层的影响范围为23 m。进一步由数值模拟分析煤层应力变化、应力集中程度以及煤壁超前应力分布规律,确定下邻近层4~#煤层回采巷道合理布置错距为35 m。现场考察表明,错距为35 m布置巷道支护效果较好,未出现强烈的矿压显现,为近距离煤层群上下煤层协同安全高效开采提供了依据。     

程潮铁矿充填体下部崩落采场稳定性分析

程潮铁矿西区计划将矿柱回收采场由充填法转为崩落法开采,原充填采场结构复杂,造成其下方围岩应力分布不均,不利于开挖采准巷道的稳定性,故需对巷道开挖前后的围岩应力分布特征进行研究。采用室内相似模拟试验和数值模拟相结合的方法,分析了采准巷道开挖前后的围岩应力分布规律及巷道稳定性。研究表明：①由于原充填采场矿房矿柱采用间隔布置形式,导致其下方围岩应力分布紊乱,采准巷道开挖后局部存在拉应力,且应力集中现象明显;②充填采场下方围岩压应力达到崩落体下方的2倍,巷道开挖面临较高且不均匀的应力分布环境,可采取锚杆联系链技术进行支护,目前该支护方法在现场试验中已达到预期效果。研究结果对于程潮铁矿下一步开拓工程施工有一定的指导意义。     

3.5~10m大倾角煤层巷柱式放顶煤阶段高度的确定

根据3.5~10m大倾角煤层巷柱式放顶煤开采巷道布置方式,建立顶煤体力学模型。采用弹塑性理论分析和FLAC3D数值模拟相结合的研究方法,确定了该采煤方法合理的阶段高度。     

复合顶板软弱岩层外错式相邻区段巷道联合支护技术研究

为解决传统巷道布置条件下复合顶板软弱岩层沿空巷道存在顶板易变形、易失稳、易冒落，无法长久维持巷道围岩稳定性等一系列难题，本文基于错层位外错式巷道布置方式，利用相邻区段间巷道空间化结构关系，提出综放复合顶板错层位外错式相邻区段巷道联合支护技术，理论分析该支护技术的围岩控制作用机理，采用FLAC3D数值模拟软件对错层位外错式巷道布置条件下相邻区段巷道联合支护方案进行研究并与传统巷道布置下常规支护方案进行对比。模拟结果表明：采用“错层位外错式巷道布置+相邻区段间巷道联合支护技术”为核心的综合围岩控制措施，可加强易离层垮落顶板的支护强度，使围岩应力在联合支护的作用下趋于均衡，从而最大限度地发挥支护体系的支撑作用，达到巷道稳定的目的。