大倾角蹬空煤巷支护方式数值模拟研究

 摘要：淮南矿业集团新庄孜矿66111工作面下顺槽支护问题属于典型的蹬空条件下的大倾角复合顶板煤层巷道围岩稳定性控制问题。文章利用FLAC模拟软件对巷道的不同支护形式进行了数值模拟研究,得出在类似地质条件下的支护形式需要以锚杆索的及时主动性能为基础,并采取其他补强手段,使支护形式具有高强度、高整体性的特点。采用锚架联合支护能够很好的控制巷道围岩变形,对类似巷道的围岩控制具有一定的借鉴意义。     

蹬空及沿空耦合条件下巷道围岩变形的研究

通过采用UDEC3.1离散元软件分析了蹬空及沿空巷道的围岩应力场、塑性区和位移场的变化规律,提出了相应的锚索网支护设计参数及优化。通过分析沿空侧煤柱的变形特征,采用喷注浆加固工艺强化巷道围岩的力学性能,有效地控制了沿空侧煤柱的变形。     

柱式采空区煤柱稳定性分析与蹬空开采可行性研究

甘庄煤矿7#、11#煤层采用刀柱式开采,故8#煤层属于蹬空开采,需对其可行性进行研究。在分析该矿煤层赋存条件的基础上,利用多种理论方法对8#煤层蹬空开采的可行性做了初步判定;重点对下伏11#煤层采空区留设的刀柱、护巷煤柱的载荷与强度进行了理论计算和数值模拟研究;结合上覆7#煤层采动引起的底板破坏对8#煤开采造成的影响,对8#煤层实施蹬空开采的可行性作进一步论证。分析结果表明,对8#煤层实施综合机械化蹬空开采是可行的。     

近距离煤层房柱式残采区蹬空开采可行性研究

针对研究矿井的特殊地质条件与生产实际,采用理论分析和数值模拟的研究方法,对2#煤层蹬空开采的可行性进行了论证分析。结果表明:由于2#煤层底板为坚硬岩层,在一定程度上受3#煤层保护煤柱的支撑作用,且2#煤层开采时间较为久远,2#煤层在理论上满足蹬空开采的要求。     

蹬空条件下巷道锚杆锚索联合支护的应用

针对淮南矿业集团张集煤矿1214(3)上提工作面、1214(1)工作面巷道在采空区上部掘进受采动影响大,使用架U29钢直墙半圆拱支架成本高、工序复杂、巷道维修量大的特点,采用锚杆锚索联合支护技术,并结合顶板岩性局部变化的特性,有效地对蹬空掘进巷道周边围岩进行了加固,取得了较好的技术突破和经济效益。     

甘庄煤矿近距离煤层上行蹬空开采技术应用

随着煤炭资源的大规模开采,实行近距离煤层残采区上行开采,能够解放大量优质煤炭资源.针对甘庄煤矿近距离煤层刀柱式开采上行蹬空开采安全性问题,采用岩石力学试验及数值模拟方法,对不同工作面长度上行开采所引起的采动覆岩及层间岩层应力变化进行了预测分析,并综合评价了甘庄煤矿上行开采可行性.研究成果不仅可以为煤矿上行蹬空安全开采提...     

切顶卸压沿空留巷围岩控制效果数值模拟研究

为研究切顶卸压对沿空留巷围岩控制效果的影响规律,基于UDEC软件,对沿空留巷侧向顶板悬顶与垮落2种情况下的围岩受力变形特征进行深入分析。研究表明:相对于直接顶悬顶状态,直接顶垮落时煤帮侧煤层和巷旁支护墙体上的垂直应力集中系数分别降低0.19和0.49;直接顶垮落状态下沿空巷道顶板下沉、底板鼓起、煤帮内移和墙体内移量相对于直接顶未垮落状态下,分别降低73%、60%、27%、75%;巷道侧向悬顶是造成沿空巷道围岩大变形的重要原因,切顶会促使采空区上方直接顶有效垮落,采空区上覆岩层的重力无法有效向巷道周围的煤岩体中传递,且垮落的岩层会对顶板起到一定的支撑作用,有助于降低巷道围岩所承受的压力。     

沿空动压巷道围岩稳定性模拟研究

针对综放沿空动压巷道围岩稳定性进行了模拟研究,分析了沿空动压巷道围岩受邻近工作面回采全过程下位移场、应力场及塑性区的分布特征和变化规律。研究结果对制定沿空动压巷道围岩的控制对策起到了指导作用。     

厚煤层承压水上开采底板破坏规律数值模拟研究

结合赵固二矿1105工作面厚煤层及承压水上开采的情况,运用数值模拟软件FLAC3D对煤层底板破坏规律进行研究,得出厚煤层承压水上开采底板垂直应力、位移和塑性区分布规律,避免了井下试验方法仅能确定底板特定部位的破坏情况。     

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。     

下层煤回采巷道的受力数值模拟研究

为保证炉峪口在掘进及工作面回采时期的安全,以煤层回采巷道为研究对象,采用数值模拟的方法对锚固参数与锚固效果进行系统研究。结果表明:8号煤层区段煤柱及采空区位于区段煤柱下方时,巷道围岩的应力有所增加,在进出煤柱及煤柱下方时,应特别注意巷道围岩的破坏情况,根据现场的情况必要时采用加强支护措施。     

榆神府矿区保水采煤的实验与数值模拟研究

针对榆神府矿区开采引起的生态环境恶化、荒(沙)漠化扩展问题,提出保水采煤的开采方法,并通过相似模拟实验和数值模拟得出保水采煤开采方法的有关参数。     

厚软煤巷支护技术的数值模拟研究

在巷道支护技术研究中,计算机数值模拟计算占有非常重要的地位。介绍了东坡矿的地质条件和煤层赋存情况,提出了采用数值模拟的方法进行巷道支护模拟研究,运用FLAC软件对厚软煤巷支护进行了模拟试验。结果表明:通过模拟试验确定的巷道支护方案,支护效果良好,特别是钢筋梯子梁的采用,使巷道成型、支护质量有了质的提高。     

沿底留顶煤回采巷道断面形状优化数值模拟研究

以某矿沿底留顶煤回采巷道为研究对象,采用理论分析和FLAC2D数值模拟为主要方法,分析了矩形、直墙半圆形和圆形3种断面形状对巷道围岩塑性区发育特征、应力分布特征和围岩变形特征的影响。直墙半圆拱形断面与圆形断面比较而言,围岩塑性区发育范围、应力分布特征和变形特征降低程度减小;针对沿底留顶煤回采巷道而言,直墙半圆拱形断面是较优断面形式。     

深井沿空掘巷护巷煤柱数值模拟研究

通过建立沿空护巷煤柱力学模型,计算马脊梁矿8105工作面沿空护巷注浆前后煤柱的合理宽度,并采用FLAC~(3D)数值分析煤柱及巷道围岩受力特征和变形破坏范围;当煤柱在未注浆时,随着工作面的推进,塑性区域首先出现在煤柱边缘,并逐渐向中央弹性核扩散,最终塑性区域贯穿整个煤柱;煤柱注浆后,煤柱整体强度明显提高,受采动影响较小,整体基本稳定。根据注浆效果,进一步优化煤柱合理宽度,注浆后煤柱宽度还能减少2 m。     

邹坞煤矿煤柱回采对下层巷道稳定性影响的数值模拟

采用有限差分软件FLAC3D,对邹坞煤矿16#层煤柱回采进行数值模拟研究,回采同时监测17#层煤巷道的变形情况,以此评价16#层煤柱回采的可行性。模拟结果表明:煤柱回采后17#层巷道周围的塑性区比回采前的塑性区增大;煤柱回采使得17#层巷道最大变形在原来基础上增加8%～16%,其中17#层二水平主下山变形最大,17#层二水平副下山变形最小。煤柱回采对下层巷道的影响不大,说明16#层的煤柱回采是可行的。     

娘姆特煤矿首采工作面运输平巷支护方案数值模拟

娘姆特煤矿首采综放工作面布置在一水平二采区第二区段煤20中,为检验运输平巷支护设计方案的合理性和支护效果,采用FLAC3D数值模拟软件对巷道开挖后未及时支护和采用支护方案支护、巷道围岩的塑性破坏特征、应力分布变化特征及顶板和两帮位移变形特征进行了数值模拟对比分析。结果显示采用支护方案支护后巷道围岩的塑性破坏区域明显减小。