深井特厚煤层综放工作面支承压力分布特征的实测研究

为研究深井特厚煤层综放工作面支承压力分布特征,采用冲击地压实时监测预警系统对新巨龙矿井1301工作面走向及侧向巷帮煤体垂直应力进行了实测。研究表明：深井特厚煤层综放工作面走向支承压力峰值位置到煤壁的距离及巷帮煤体侧向支承压力峰值位置到巷帮的距离比一般工作面大;巷帮煤体侧向支承压力峰值出现在采空区后方;回采期间巷帮煤体垂直应力的变化沿走向可分为应力稳定区、应力升高区、应力峰值区、应力降低区、二次升高区和应力蠕变区。     

浅埋两硬煤层综放面支承压力分布规律研究

为研究浅埋两硬煤层综放面支承压力的分布特征,用钻孔应力计对安家岭矿4102工作面回采巷道两侧煤体内的应力进行了实测。研究表明:浅埋两硬煤层综放面超前支承压力、后方支承压力及侧向支承压力的影响范围较大,超前支承压力峰值位置到煤壁以及侧方支承压力峰值点到煤柱侧帮的距离都较小(3~4m),这是与普通煤层综放面超前支承压力峰值点前移及侧方支承压力峰值远离巷帮的规律不同之处,侧方支承压力峰值出现在工作面后方,在工作面采动影响稳定后,煤柱侧巷帮煤体内会出现明显的破碎垮落区、塑性区和弹性区。     

断层影响下巷道变形机理及补强支护技术研究

由于受相邻15206工作面侧向支承压力和构造应力双重影响,15202工作面运输巷掘巷后巷道破坏变形严重,通过理论分析研究了断层影响破碎区巷道破坏机理,通过数值模拟分析了工作面侧向支承压力,同时结合现场采取了具有针对性的补强支护措施。结果表明:相邻15206工作面侧向支承压力峰值达到8. 2MPa,应力集中系数达到1. 52,应力峰值位置距离采空区边缘8m,其中6～18m范围内为应力增高区,受15206工作面采动影响,区段煤柱受到较大的支承压力作用,再加上断层造成煤柱内煤体破碎,强度降低,致使煤柱和煤柱一侧底板发生严重变形破坏。在实施补强支护方案后,15202工作面运输巷可以保持长期稳定的为工作面服务。     

深部采煤工作面支承应力分布规律的采厚效应研究北大核心

采用理论分析、数值模拟和现场观测相结合的方法,对高家堡煤矿41103工作面深井煤层开采厚度变化过程中支承应力的分布规律进行了研究,结果表明:煤层由厚变薄条件下煤体的超前支承应力峰值位于工作面前方13 m左右,受采掘活动影响的超前距离为58 m;采厚变化区域应力变化速率加快,超前支承应力峰值增大,由38.7 MPa增加到46.2 MPa;工作面侧向支承应力峰值位于工作面前方12 m处的巷帮深部5～11 m内,应力集中系数达到2.4,需在超前支护的基础上在工作面前方12 m区域内加强支护。     

动压影响煤巷区段煤柱矿压实测及数值模拟

为探究动压煤巷区段煤柱支承压力的分布特征及规律,对新元煤矿东四正巷煤柱矿山压力进行了现场实测。结果表明:超前支承压力的影响范围为52m,峰值为44MPa,应力集中系数为3.2。FLAC3D数值模拟分析表明,310103工作面回采过程中巷帮0~6m范围内为侧向水平应力降低区;剪切应力破坏范围不大,最大应力值为5.5MPa。     

深井特厚煤层综放面覆岩运动规律监测

为了研究深井特厚煤层综放工作面回采过程中上覆岩层运动规律,采用微震监测系统对某煤矿24112综放工作面在回采过程中的岩层破裂情况进行了实测,得到了采场静态支承压力分布特征。研究表明,工作面周期来压步距为15~20.5 m,平均为17.8 m;煤层直接顶、基本顶和高位顶板厚度分别为35,30,35 m;工作面采动的超前影响范围约为180 m,其中剧烈影响区宽度为100 m,滞后影响范围约为100 m,剧烈影响区宽度为60 m;走向静态支承压力峰值距煤壁65 m,侧向静态支承压力峰值位置距巷帮约为70 m。研究结果能够为矿井回采过程中超前支护距离的确定以及支架选型提供参考。     

坚硬顶板综采工作面支承压力数值模拟研究

为确保坚硬顶板工作面的安全生产,以寺河二号井151308综采面为背景,针对采场及两巷矿压特征进行数值模拟分析,得出了工作面及两巷支承压力分布规律,确定了在三种不同工况下两巷的合理支护参数。工作面前方支承压力峰值出现在28~30 m范围内,应力峰值为35.50 MPa,侧向支承压力峰值为32.86 MPa,距巷帮约6 m;151308两巷在构造应力影响区域应力增加明显,工况一、二支护强度能满足巷道使用需要,工况三中垂直应力、垂直位移较大,在工作面正常生回采后应选择工况一、二的支护参数设计。     

综放开采煤层支承压力分布规律现场实测分析

依据谢桥矿1151（3）综放面开采地质及技术条件,采用钻孔应力计对工作面回采过程中煤柱和工作面煤层及巷帮侧向实体煤的应力进行观测。研究分析表明,在非对称开采条件,回采期间工作面及巷道周围煤层应力分布规律明显不同,煤柱和工作面煤层沿走向在工作面前方存在支承压力峰值,但巷帮侧向实体煤沿走向在工作面前方并不存在应力峰值,其峰值在采空区后方,而煤柱和巷帮侧向实体煤沿倾向均存在应力峰值,邻近工作面煤柱及工作面煤层应力均处于降低区。     

大采高工作面采场支承压力分布规律分析

以寺河矿大采高高效回采工作面为试验对象,采用超前支柱监测、回采巷道及留巷变形监测、煤体应力监测等技术手段,研究分析了该工作面采场支承压力分布规律及巷道变形特征,为工作面巷道布置、采场及巷道围岩控制等提供依据。研究结果表明,与常规大采高工作面相比,该工作面超前支承压力的影响范围为9~15 m,集中系数为1.7~1.9,峰值位置前移,位于煤壁前方12 m处;后方支承压力具有明显的分区特征并伴有一定的滞后性;侧向支承压力峰值位置变化不大。     

采场前支承压力分布特征及应力峰值位置综合研究

根据顾北煤矿12323工作面实际情况,运用FLAC3D软件建立工作面开采数值模拟模型,研究了工作面前支承压力分布形态及应力峰值的位置。结果表明,数值模拟应力峰值的位置与理论计算、现场实测的位置基本一致;应力峰值位置在工作面前方16 m左右,支承压力的影响范围在工作面前方60 m左右,可为超前支护距离的确定提供依据。     

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。     

上行开采综采面超前支承压力分布规律实测研究

通过对43上03工作面超前支承压力现场实测,分析了煤壁前方沿走向和倾向压力分布规律,研究认为43上03工作面回采期间巷帮实体煤侧煤层沿走向在工作面前方存在支承压力峰值,而巷帮实体煤侧煤层沿倾向在工作面前方应力峰值并不明显,临近工作面时煤层应力均处于应力降低区。     

上行开采综采面超前支承压力分布规律实测研究

该文通过对43上03工作面超前支承压力现场实测,分析了煤壁前方沿走向和倾向压力分布规律,研究认为43上03工作面回采期间巷帮实体煤侧煤层沿走向在工作面前方存在支承压力峰值,而巷帮实体煤侧煤层沿倾向在工作面前方应力峰值并不明显,临近工作面时煤层应力均处于应力降低区。     

特厚煤层综放开采采空区侧向支承压力演化全过程实测研究

为有效获取特厚煤层综放开采采空区侧向支承压力演化全过程,在相邻工作面巷道内利用煤层应力监测系统及电磁波CT探测设备,对采空区侧向支承压力动态演化和静态分布及扩展过程进行了实测分析。通过连续4个月动态监测数据分析发现:自工作面前方110m位置开始,采空区侧向15m范围内煤体支承压力随工作面推进持续发生变化,至采空区内120m趋于稳定;工作面侧向煤体垂直应力依次经历了稳定期、首次增长期、降低期、二次增长期及最终稳定期5个阶段;上覆岩层的破断和煤体塑性破坏2种因素的交叉,造成了采空区侧向不同位置应力峰值拐点时间的同步性及差异性,并以此分析了侧向支承压力动态演化机制。电磁波CT支承压力静态探测分析表明:由于上覆岩层破断的周期性及回转的不均衡性,采动影响范围内,采空区侧向支承压力沿走向方向呈现间隔局部承载的不连续性,分布形态是以某区域为承载中心向煤柱未破坏区近似弧形辐射分布,距离承载中心越远,支承压力越小。该研究结论对煤柱宽度的优化、临空巷道掘进时机的确定具有重要的参考意义。     

深部倾斜煤层巷道两帮应力特性的研究

以倾斜煤层为研究对象,运用理论计算和数值模拟,研究了煤层倾角和巷道形状的变化对巷道两帮应力特性的影响。研究表明:倾斜煤层的下帮应力高于上帮应力,下帮应力峰值区靠近顶板,上帮应力峰值区靠近底板。随煤层倾角增加,支承压力峰值与巷帮距离减小,但应力值增加;梯形巷道会使得上帮应力值减小,下帮支承压力峰值与巷帮距离减小。对于倾斜煤层巷道,应当加强巷道下帮支护和卸压,下帮应当将卸压孔施工在靠近顶板的位置,上帮应当将卸压孔施工在靠近底板的位置。通过钻屑法监测验证了上述研究结果的合理性。     

重叠煤柱作用下综放采场围岩应力演化规律研究

针对大同矿区石炭系特厚煤层工作面过上覆侏罗系煤柱时的强矿压显现现象,采用数值模拟和现场实测的方法,对上部重叠煤柱与采动耦合作用下的围岩应力演化规律进行研究。采用UDEC数值计算软件,对重叠煤柱作用下工作面的回采过程进行模拟,结果表明:工作面回采至侏罗系煤柱对应区域时,工作面超前支承压力峰值为32~37 MPa,较非煤柱区域提高了25%~33%;工作面的侧向支承压力与上部侏罗系井田边界煤柱应力相互叠加,工作面的侧向支承压力影响范围约为120 m,5105巷道围岩应力达到了27~32 MPa;邻空巷发生冲击性来压是邻近工作面侧向支承压力,本工作面超前支承压力和重叠煤柱应力传递的耦合作用的结果。利用顶板动态监测系统实时监测支架工作阻力,分析得到:工作面推进至侏罗系采空区对应区域,来压期间的支架工作阻力变大,支架增阻更为频繁,矿压显现强烈。     

极浅埋煤层采动应力及煤柱宽度留设研究

针对埋深100 m左右极浅埋煤层,以西部某矿工作面开采为例,安设应力监测系统研究采动应力分布规律,分3个区域:采动轻微影响区,30 m以外区域,根据支承压力变化趋势又可分为降压区和稳压区;采动明显影响区,位于10~30 m区域,随着距离增大超前支承压力逐步降低,但总体上高于原岩应力;采动剧烈影响区,位于10 m以内区域,超前支承压力急剧增大,围岩弹性形变剧烈。侧向支承压力分布呈起伏状态,出现2个应力峰值,分别在距煤壁5 m和9 m处,侧向支承压力的影响范围11 m;两峰值间7 m处出现应力最小值,确定在5~7 m内顶板侧向断裂。最后理论结合数值模拟软件确定合理煤柱宽度15 m。     

大倾角煤层沿空掘巷窄煤柱合理宽度数值模拟研究

采用离散元数值模拟方法研究了大倾角煤层采动应力演化规律,并依此提出了考虑侧向支承压力峰值点位置的窄煤柱尺寸选取方法。结果表明:煤层倾角大时,工作面下部垂直应力大于上部,但工作面下部垂直应力集中程度小于上部;布置窄煤柱时,煤柱宽度应小于侧向支承压力峰值点到煤壁的距离,即将侧向支承压力峰值点位于下侧工作面煤体内;选取21051工作面与21071工作面之间窄煤柱尺寸3~5m,指导了矿井采面设计。     

南阳矿区加长工作面安全高效回采技术

为保证南阳矿区加长综放工作面的安全高效回采,综合运用矿压数据实测分析、理论分析及数值模拟等方法对工作面由150m延长至180m时支架合理支护强度、工作面矿压显现规律、临近采空区侧巷道支护参数进行了研究分析。研究结果表明:工作面延长至180m时,支架的合理支护强度应不低于0.92MPa;超前支承压力峰值由14.89MPa增至17MPa,且应力峰值距工作面煤壁的位置延伸至前方16m,支承压力影响范围扩大到22~37m;临近采空区侧巷道应采用高强度锚杆锚索强力支护,巷帮应采用锚索补强支护。     

深井综放工作面沿空掘巷合理时空关系研究

针对孔庄煤矿7433综放工作面地质和开采技术条件,利用FLAC3D软件建立工作面回采的三维力学计算模型,得到工作面侧向煤体中低应力区范围为10 m,支承压力影响范围为58 m,支承压力高峰位于煤壁内26 m;回采后采空区上部岩梁运动基本稳定时滞后工作面的距离为280~300 m。在此基础上,通过数值模拟软件分别对留设不同尺寸煤柱进行模拟分析,最终确定留设煤柱的最优尺寸为7 m。