近距离特厚煤层受上层煤柱影响下的掘巷矿压显现机理及防治技术研究

针对上覆遗留煤柱集中应力影响下,巷道掘进困难,矿压显现严重等一系列问题,本文以塔山煤矿30501首采工作面掘进巷道为研究对象,采用理论分析和现场实践相结合的方法,对巷道掘进过程中异常矿压显现影响因素及防治措施进行研究.结果表明:遗留煤柱引起的工作面顺槽围岩高集中应力是异常矿压发生的基本条件,胶带巷距遗留煤柱水平距离太近...     

近距离保护层开采遗留煤柱应力集中区瓦斯赋存规律研究

针对阳煤集团新景矿9号煤层9106工作面过8号煤层遗留煤柱的矿压显现规律,采用了理论分析、数值模拟及现场实测相结合的方法,首先建立了保护层力学模型,获得了保护层力学计算公式;其次通过FLAC3D数值模拟揭示了煤柱压煤区应力分布规律及影响范围;最后进行现场监测验证。结果表明:保护层开采完成时垂直应力状态以遗留煤柱为中心,依次对称向两边扩散,距离遗留煤柱越远,其扩散范围就越广,遗留煤柱影响范围33 m,最大应力38.6 MPa;通过现场实测煤层应力集中区及卸压区瓦斯钻屑指标,得到钻屑瓦斯解吸指标K1值、钻屑量S值与应力分布状态具有良好的相关性,同时得出在近距离保护层开采情况下煤层瓦斯可以得到充分释放。     

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。     

某矿近距离煤层巷道布置研究

文章通过某矿现有巷道的变形监测表明近距离煤层巷道采用重叠式布置时,其下部巷道矿压显现大,巷道变形量大,支护困难,宜采用内错式布置避开集中应力的影响。通过FLAC3D模拟了内错2 m、4 m和6 m时下部煤层运输巷的垂直和水平变形量,最后确定巷道内错4 m左右最为合理。通过理论计算得知,该矿上部煤层遗留护巷煤柱的集中应力影响范围约为4.5 m,故内错4 m是合理的。     

呼吉尔特矿区邻空巷对掘致冲风险分析及防治技术研究

为研究呼吉尔特矿区厚硬顶板条件下小煤柱沿空掘巷贯通期间冲击地压机理,以门克庆煤矿11-3107回风巷贯通期间矿压显现为工程背景,建立了邻空巷贯通期间应力分布模型及FLAC^3D数值模型,对比了距贯通点不同距离掘进工作面应力演化特征,揭示了邻空巷贯通期间冲击地压机理,并通过十字布点法、应力、微震等多种监测手段对巷道围岩变形、煤体应力进行了实测。基于机理分析和现场实测,提出卸压-支护一体化技术。结果表明：由于煤层顶板上方存在厚硬岩层,巷道开挖后,厚硬岩层通过应力传递作用于巷道围岩,使得滞后于掘进工作面的巷道顶底板及帮部发生较大变形;随着邻空巷掘进工作面距离贯通点越近,巷道变形量逐渐增大,通过巷道变形量的增加速率明确了距贯通点约160 m时,巷道变形量开始突增;微震事件主要集中在距贯通点190～60 m以内的巷道贯通区域,理论计算与现场矿压显现相符。     

复杂应力环境下孤岛工作面窄煤柱掘巷支护技术研究

试验巷道为孤岛工作面沿空巷道,且处于下部煤层遗留煤柱应力集中影响区等复杂的围岩应力环境中.通过数值计算确定了遗留煤柱影响集中系数为1.3,应力影响角为63°,影响范围为遗留煤柱前后50 m范围内.依此提出了集中应力影响区巷道加强支护方案.巷道矿压观测表明,巷道围岩变形得到了有效控制,在复杂的围岩应力环境下实现了一次成巷,满足了巷道使用要求.     

遗留煤柱下近距离特厚煤层临空掘巷合理煤柱尺寸北大核心

选择合理的护巷煤柱尺寸是临空掘巷成功和安全的前提;以某矿30503工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法,对上覆遗留煤柱和本煤层相邻采空区条件下临空掘巷区段煤柱的合理尺寸进行了研究。结果表明:通过理论分析遗留煤柱沿底板应力变化规律,确定区段煤柱留设尺寸范围应在7~10 m之间;运用数值模拟分析了不同煤柱宽度条件下临空巷道煤柱应力和变形破坏规律,综合理论分析和数值模拟得出留8 m煤柱合适。现场监测结果表明,留8 m煤柱时,临空巷道顶板最大变形量为359 mm,两帮变形量为66 mm,巷道围岩变形稳定,能够满足现场实际生产要求。     

浅埋深厚煤层护巷煤柱合理尺寸研究

为减小护巷煤柱宽度,提高盘区采出率,在分析受采动影响的203工作面回采巷道矿压显现特征的基础上,针对浅埋深巷道矿压显现不明显的实际情况,通过理论计算,得出隆德矿2~#煤层合理的护巷煤柱宽度为8.3~12.2 m;采用FLAC3D数值模拟分析了护巷煤柱宽度为8 m、10 m、12 m、16 m时的巷道围岩变形和塑性区分布规律。分析结果表明,随着煤柱宽度的增加,巷道围岩变形量减小,煤柱更加稳定,但当煤柱宽度超过12 m时,加大煤柱宽度对维护巷道的稳定作用并不明显,最终确定护巷煤柱宽度为12 m。现场实践表明,煤柱留设宽度减至8 m后,仍可满足下一工作面安全开采要求。     

沿空掘瓦斯抽排巷合理煤柱留设尺寸研究与应用

针对8304工作面沿空掘瓦斯抽排巷的窄煤柱宽度留设尺寸问题,综合运用现场调研、实测研究分析、矿压观测等技术手段,建立了沿空掘巷围岩结构模型,并根据钻屑法及内窥法实测研究结果,确定留设5 m窄煤柱进行瓦斯抽排巷的掘进,配以合理的锚网索联合支护方案,成功进行了工业性试验及矿压观测,巷道围岩变形量得到有效控制,保障了矿井安全生产。     

迎采动宽煤柱承载特性及矿压显现规律研究

单翼开采矿井为解决采掘接替紧张的问题,常会出现迎采对掘的情况,而迎采动掘巷期间,矿压显现规律和煤柱宽度的确定是巷道掘进及安全回采的关键。以炭窑坪煤业100303运输巷迎采掘巷期间为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,对煤柱的合理宽度及迎采期间的矿压显现规律进行研究分析。主要结论有：通过理论计算,煤柱在受到掘进扰动和工作面采动的双重影响下,确保煤柱不完全发生塑形破坏且存在弹性核的宽度至少为30 m。数值模拟发现,掘进迎头至相遇位置前方20～30 m时,围岩变形开始增大,煤柱帮和回采帮变形量均超过0.5 m。当掘进至采空区后方一定距离后,围岩因同时受掘进扰动与采空区侧向支承应力的叠加影响,变形增幅加快,煤柱帮变形严重,最大变形量超1 m。提出100303运输巷掘进距100302综采工作面70 m时,停止掘进,在迎采扰动范围内,优化支护参数,提高煤柱承载能力。现场监测表明,巷道顶底板和两帮均变形较小均在可控范围内,有效控制了迎采动工作面掘巷的围岩变形。     

煤层群沿断层回采巷道破坏机理及控制技术

针对徐庄煤矿近距离煤层群沿断层布置工作面巷道围岩变形量大、矿震频繁的现象,采用模拟分析和现场实测相结合的方法,分析回采巷道矿压显现异常的原因。结果表明,断层对上部解放层保护作用的弱化、煤柱压力集中、顶板结构失稳诱发的动载荷以及构造应力与采动应力叠加,在巷道矿压显现异常中起到了主控作用。利用非对称耦合支护原理和"强弱强"结构提高围岩自承载原理,提出"巷帮短锚索+薄弱部位补强支护+钻孔泄压"结合的围岩控制技术手段,达到了控制巷道变形的要求,为类似工程地质条件下的巷道围岩控制提供了很好的借鉴。     

近距离下部煤层回采巷道合理位置确定

为研究燕子山矿近距离下部煤层回采巷道的布置,通过理论计算对上部4号煤层4216、4218双侧采空遗留区段煤柱建立力学模型,明晰遗留区段煤柱主应力差在其底板的传递规律;应用FLAC3D数值软件模拟上部区段遗留煤柱在底板不同深度垂直应力、水平应力及主应力差的分布特征,分析了主应力差与应力降低区因素对巷道合理内错距离的影响。结果表明,巷道应布置于低主应力差环境,避开主应力差峰值区域,下煤层水平距离上部煤柱边缘30 m位置时,垂直应力接近原岩应力,平均主应力差值小于1.24 MPa,且主应力差变化率较低;最终确定下煤层工作面回采巷道采用内错30 m布置。现场实践证明,在该错距下巷道围岩变形较小,能够保证矿井安全、高效生产。     

近距离煤层回采巷道支护参数优化研究

为解决近距离煤层回采巷道受上部遗留煤柱应力集中影响下巷道围岩变形控制困难的问题,对煤层围岩地质力学进行原位测试,根据测试结果对工作面回采巷道进行支护参数合理设计。工程实践结果表明:153201巷顶底板移近量最大为218mm,两帮移近量最大为157mm;153202巷顶底板移近量最大为223mm,两帮移近量最大为241mm,围岩变形量能够满足巷道的后期使用。     

动压巷道矿压显现规律及支护技术

基于煤柱应力监测、钻孔窥视观察等手段对成庄煤矿3号煤层巷道矿压显现规律进行了研究,结合数值模拟确定了在强动压影响下沿空留巷的护巷煤柱宽度。结果表明:采用高强度、高刚度、高预紧力锚杆锚索联合支护强烈动压巷道,巷道围岩破坏深度只有6 m,护巷煤柱宽由原来的40 m减小到30 m,而锚杆锚索受力均达到了破断力的40%以上,充分发挥了锚杆锚索的支护能力,并有效调动围岩的自承载能力,达到主动支护的目的。     

房式采空下回采巷道合理布置及围岩控制技术研究

以山西省唐山沟煤矿12#煤层8208工作面的11208带式输送机顺槽巷为工程背景,分析下煤层回采巷道受上方遗留煤柱应力集中影响下的围岩应力分布规律,采用理论分析和UDEC离散元数值模拟相结合的方法,研究得出11#煤层遗留煤柱产生的应力集中对下方12#煤层11208带式输送机巷的影响、11208带式输送机巷在掘进和回采过程的围岩应力分布情况、确定12#煤层回采巷道合理位置、提出采用锚杆+桁架锚索联合支护形成的锚固结构对围岩的约束作用,实现有效控制巷道围岩变形。工程实践验证了该支护指导思想和技术的科学性。     

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。     

巨厚煤层大断面临空煤巷综放矿压规律模拟研究

为了掌握巨厚煤层大断面临空煤巷综放开采过程中的矿压分布规律,以塔山矿5203巷为研究对象,利用数值模拟的手段再现了煤炭开采的全过程,并对围岩位移、锚杆锚索轴力以及围岩应力等矿压显现进行了监测,研究表明：采动对矿压显现的影响可以分为无影响、微影响和强影响三个阶段,距工作面的距离分别为：大于120m、120m～50m和小于50m;随着工作面的临近,锚杆、锚索轴力逐渐增加,但当距工作面距离小于14m后,上述轴力迅速降低,且采动对煤柱侧锚杆的影响较实体煤侧大,而对锚索的影响较为均匀;巷道开挖后,有效的支护限制了围岩的破坏,使巷道周围集中应力达到17MPa;煤层回采后,煤体被超前支承压力破坏而使其应力得到释放,在煤柱或煤体内出现多个应力峰值。     

多次采动影响下近距离回采巷道围岩控制技术

针对河北省崔家寨煤矿近距离煤层多次采动影响下回采巷道变形破坏严重的问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,分析了采动影响下近距离回采巷道合理位置。根据崔家寨煤矿E12503工作面现场实际条件,确定了采用锚网索联合支护技术,并数值模拟确定了回采巷道与上部煤层遗留煤柱的相对水平距离应大于25 m、工作面护巷煤柱宽度为20 m。通过现场矿压观测,E12503回风巷道1#测站巷道左帮多点位移计数值达到最后稳定时最大位移值为22mm、巷道右帮最大位移为8 mm、顶板最大位移为5 mm。分析可知,优化设计的巷道围岩控制技术方案应用效果较好。     

采空区煤柱下回采巷道合理布置位置模拟分析

针对寺河矿二号井15#煤层上部采空区遗留煤柱下回采工作面巷道布置,在地质力学原位测试的基础上,采用有限差分数值计算软件FLAC3D软件,分析了3种不同布置方式下巷道开挖后应力场分布及围岩变形特征。分析结果表明,回采巷道与上部煤层遗留煤柱内错布置时,受上部煤层采动影响较小,现场监测结果表明,内错60 m布置时,巷道变形量得到有效控制,有利于保持煤柱围岩的稳定性。     

东曲矿综采工作面小煤柱留巷支护技术研究

东曲矿4号煤层28203工作面为复合顶板,以往巷道支护设计不科学,导致4号煤层留巷巷道受矿压影响严重变形。根据小煤柱沿空掘巷的围岩控制原理和4号煤层顶底板条件,选定巷道支护设计方案。经过围岩强度测试和数值模拟小煤柱留巷围岩应力分布情况,现场试验结果表明,基于高预应力强力支护原理的巷道支护方案,有效控制巷道顶底板围岩变形。