极近距离煤层煤柱集中应力在底板中传递规律研究

根据弹性力学理论,建立了覆岩非充分垮落时均布条形载荷下的应力分布计算模型,并推导出不同宽度煤柱下不同位置处的垂直应力分布计算公式。基于有限元计算方法,结合付村煤矿实际地质条件及开采工艺,建立了数值计算模型,用FLAC3D软件模拟了不同宽度煤柱下应力传递规律。     

近距离煤层煤柱集中应力传递及巷道分区支护对策研究

针对我国近距离煤层群开采现状和研究进展情况,以西山矿区杜儿坪矿实际条件为工程背景,采用理论分析和数值计算相结合的方法,分析上部煤层开采后残留煤柱集中应力对下部岩层应力分布状态的影响,分析不同煤柱尺寸、不同底板深度条件下煤柱集中应力在下部底板中传递规律,根据下部岩层应力分布特征划分不同应力区域,提出不同围岩应力条件下巷道支护对策,并进行井下工业试验,取得良好的支护效果。     

极近距离煤层开采煤柱底板应力传递规律研究

上位煤层煤柱载荷在其底板煤(岩)层中的应力传递决定着工作面在整个回采期间巷道支护的难易程度。将煤柱对下位煤层的作用简化后理论推导出煤柱作用下底板岩层竖向应力的分布规律,并与数值模拟结果进行了对比分析。结果表明:煤柱宽度较小不能形成稳定煤柱时,底板不同深度的竖向应力以煤柱中心线为中心呈对称分布,并向两侧逐渐衰减,深度越大,影响范围越大,而影响程度越小;当煤柱宽度较大形成稳定煤柱时,深度较小时底板岩层竖向应力以煤柱中心轴线为中心呈对称双峰特征。距离煤柱的深度越小,双峰特征越明显。当深度超过一定限值时,对称双峰特征消失,均以煤柱中心轴线处竖向应力最大,煤柱宽度越大,应力集中程度越高,传递影响角越小。     

近距离煤层煤柱下方底板应力分布规律

近距离煤层下分层回采巷道的布置易受采后残留煤柱引起的集中应力的影响,通过对煤柱内集中应力分布情况的分析,提出了更加接近真实情况的煤柱受力模型,并在此基础上运用弹性力学理论和数值计算软件Mathcad结合具体的工程实践,分析了不同宽度煤柱下方底板应力传递及分布规律,计算了底板岩层不同深度水平截面上应力分布范围。     

近距离煤层不规则遗留煤柱下回采巷道围岩稳定性研究

针对近距离煤层不规则遗留煤柱下回采巷道稳定性差、支护困难等问题,以内蒙古某矿20314辅运巷为工程背景进行研究。根据近距离煤层实际开采条件,采用FLAC~(3D)软件模拟研究了上下煤层工作面回采后不规则煤柱下巷道垂直应力变化规律。研究表明:近距离上下煤层工作面回采后,在采空区之间遗留形成的三角型边角岩层区域出现垂直应力集中现象;遗留煤柱下的巷道受到本煤层工作面侧向支承压力与上部残留煤柱支承压力的双重影响,垂直应力大于巷道两帮煤体抗压峰值强度,则巷道出现破坏。     

近距离煤柱下工作面矿压规律及支架选型研究

近距离煤层开采时,上层遗留煤柱集中应力对下煤层开采会产生失稳破坏,同时工作面液压支架选型不合理受应力影响会出现压架事故。文章应用FLAC~(3D)软件建立数值模拟系统,对山西某矿近距离煤层煤柱应力传递规律以及工作面液压支架选型进行了研究,得出在上层煤柱所产生的应力集中系数,并通过引入应力集中系数计算评价液压支架的合理选型,进而实现工作面在上层煤柱影响下的安全、高效生产。     

近距离煤层上层煤条带煤柱垂直应力数值模拟研究

条带作为一种特殊开采方式,在对压煤进行回收作业的矿区常被使用,但是其煤柱的宽度与回采宽度的留设对地面有直接影响,一直是研究重点。文章以某矿近距离两煤层为研究对象,对上覆煤层条采煤柱宽度的留设进行UDEC数值模拟研究,确定煤柱宽度的留设在垂直方向上的应力影响,从而确定煤柱的留设是否合理,结果表明,结合该矿现场地质条件,确定采40 m,留设30 m煤柱比较合理。     

近距离下部煤层应力分布规律研究

针对近距离煤层中上部煤层开采容易引起下部煤层应力环境复杂化而导致巷道难以维护的问题,采用数值计算的方式分析了近距离煤层的煤柱宽度、埋深、层间距等因素对下部煤层应力分布的影响。研究得出:随着煤柱宽度增加,上部煤柱底板附近应力呈降低趋势,但应力衰减速度和下部煤层应力增高区范围呈增加趋势;随着埋深增加,上部煤柱底板岩层应力和传递深度呈现增加态势,但下部煤层应力增高区扩散范围逐渐减小;层间距的变化对于上部煤柱底板岩层的应力传递影响较小,但下部煤层应力增高区扩散范围增大,且增加幅度高;当采空区顶板能够及时垮落时,工作面长度变化对于上部煤柱底板附近岩层应力分布影响并不明显,但使得采空区下方低应力区范围扩大,有利于下部煤层巷道布置位置选择。     

近距煤层巷道煤柱尺寸的优化设计

本文采用能描述岩体大变形特征的几何非线形程序FLAC3D,以赵坡煤矿的地质采矿条件为依据,进行数值模拟研究,在极近距离煤层联合开采条件下,对巷道在单独开挖以及在工作面开采时巷道围岩的受力和变形特征进行了分析,得出了巷道煤柱留设尺寸为3m时比较符合工程实际,对指导类似的工程施工有一定的借鉴意义。     

浅埋缓斜煤层回采巷道合理煤柱宽度设计

探讨了煤柱的受力情况及煤柱的极限承载能力,通过极限平衡理论塑性区计算模型得出最小煤柱宽度,并用数值模拟分析了尺寸效应对煤柱塑性区宽度、应力分布及巷道变形的影响.     

近距离煤层开采综采工作面防治水技术研究

本文以木瓜矿地质和水文地质条件为基础,通过FLAC3D数值模拟软件对下层煤开采覆岩破坏规律进行了研究,并采用理论公式对近距离煤层开采的覆岩破坏高度进行了计算,根据覆岩破坏发育高度分析了顶板含水层对下层煤开采的影响,并制定了相应的防治水措施,对矿井安全高效开采具有重要的实际意义。     

Study on ascending mining roadway layout of close distance coal seams in deep mine

To solve the problems appeared in mining process of No.2 seam, the ascending stress-releasing mining method was adopted. Studying on the reasonable layout of actual mining roadway in upper coal seams is the precondition of successful ascending mining. By using ＂device of leak measuring by blocking up double ends＂, it detected the height of overburden water flowing fractured zone originated from sub-coal seams mining. Thus it proved that the actual mining roadway of No.2 upper ascending seam was located in the smooth sagging zone. On the basis of analyzing the stress-releasing effect of sub-coal seams mining to upper coal seams by using RFPA software, it analyzed the stability of up-face coal seams and the reasonable location of starting cut in up-face coal seams. It also analyzed the reasonable gateway location in upper coal seams, which ensured the crossheading in upper coal seams out of the effect of sub-coal work face mining by using theory of underground pressure. Meanwhile, the reasonable pillars dimensions in upper coal seams by building the structure mechanics model of stope were researched. It can make the roadway driven along next goaf to be located in low stress zone, and be beneficial to keeping roads stable owing to less stress of surrounding rock. Finally, it tested the rationality of the layout method of roads in upper coal seams by engineering field measurement in 3221 working face.     

中厚-厚煤层近距离高效同采矿压控制研究

南阳坡煤矿主采煤层为3号煤和4号煤,层间距23~26m,下部煤层开采受上部煤层开采损伤影响,为中厚-厚煤层近距离同采。基于煤岩物理力学测试、在线应力监测、支护载荷无损监测及数值计算,得出了监测区域的侧向应力分布规律,3煤开采对下煤层传递角为45°,显著支承压力增高区域传递角为31°;监测评价沿空30205运输顺槽、4105运输顺槽支护效果,分析下煤层沿空巷道变形严重的四个原因;确定了未采下区段4107回风顺槽设计留设的区段煤柱尺寸以及正常条件下下煤层滞后上煤层合理距离。研究结果有助于合理设计采场及选取支护参数,有利于实现中厚-厚煤层近距离高效同采。     

浅埋近距煤层煤柱集中应力传递规律分析

为探究浅埋近距煤层开采上煤层区段煤柱底板集中应力传递规律,以及下煤层煤柱集中应力控制方法,以柠条塔煤矿1-2煤层与2-2煤层开采为背景,结合理论分析、数值模拟及工程实践,建立上煤柱底板集中应力计算模型,揭示上煤层煤柱底板集中应力分布规律,提出基于下煤柱集中应力控制的煤柱错距确定方法.研究表明,随着上煤柱底板深度增加,煤柱正下方的垂直应力呈降速减小,水平应力分布曲线由1个峰值演化为2个峰值,且峰值应力位置向煤柱两端扩散.建立下煤柱集中应力控制的煤柱错距模型,提出煤柱错距确定方法,为控制重复采动下煤柱的集中应力,下煤层巷道应布置在上煤柱向下传递的高应力区范围之外.合理的煤柱错距主要与基岩、土层性质及层间距等因素有关,其随基岩和土层厚度的变化呈正相关,基岩(土层)厚度每增加10 m,煤柱错距应增大1.123 m(0.987 m);煤柱错距随层间距的变化曲线呈"抛物线",层间距小于35 m时,煤柱错距随层间距增大呈降速增加趋势,层间距越小,其变化对合理错距的影响越显著,层间距35～45 m时,煤柱错距随层间距增大而减小.通过开采实例对煤柱错距模型进行验证,结合理论模型计算和数值模拟,柠条塔煤矿两煤层合理煤柱错距应大于20 m.研究结果可为浅埋近距煤层开采的煤柱减压提供新思路.     

多煤层采区上山与煤柱之间的关系

根据平煤集团八矿多煤层开采地质条件，实测了各煤层移动支承压力显现，以及固定支承压力显现，指出巷道围岩有效载荷系数升高是底板巷道变形破坏的主要原因；研究了两侧采空时采区上山合理柱宽度，以及采区内不同煤组上山的布置问题，研究成晨对深部开采多煤层采区上山布置具有指导作用。     

双煤层不规则煤柱应力—能量演化规律及防冲技术研究

煤矿开采遗留煤柱区域往往是高应力和能量聚集区,多煤层开采条件下,当上部遗留煤柱与工作面煤柱重叠时,多重应力作用下煤柱区应力分布及能量演化更为复杂,工作面回采过程中易发生动力现象.以某矿双煤层开采遗留不规则煤柱区开采为背景,采用数值模拟和工程实践等方法,研究了工作面开采过程中煤柱区的应力分布、能量演化规律,建立了不规则煤...     

遗留煤柱影响区域微震活动规律研究

 摘要：遗留煤柱影响区域易形成应力叠加,煤柱下方工作面冲击危险性较正常回采期间一般有所升高。基于SOS微震监测系统监测桃山煤矿工作面通过煤柱影响区域的微震活动,分析了微震空间分布规律,能量、频次变化规律以及震动信号频谱特征。研究结果表明：（1）工作面过煤柱影响区域,震动能量、频次均有显著提高,强矿震发生在微震活动持续增强或急剧下降阶段;（2）冲击矿压主震信号较前兆信号有主频低,振幅大,速度快,衰减慢等特征。研究成果为评价煤柱影响区域冲击矿压危险性提供依据,具有一定的理论意义与实用价值。