极近距离煤层下位煤层回采巷道合理位置的探讨研究

基于极近距离煤层开采条件,应用弹塑性理论及弹性力学理论分别对上位煤层开采后对底板的屈服破坏深度及残留煤柱在底板的应力分布情况进行力学分析计算。通过对煤层塑性煤柱临界宽度的计算,确定上位残留煤柱的稳定性,其在底板的非均布应力对下位回采巷道的合理布置至关重要。经过综合分析确定出下位回采巷道合理的内错距,此方法可为极近距离煤层开采回采巷道的合理位置的确定提供一定的参考。     

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。     

采空区下近距离煤层回采巷道合理位置选择

文章以采空区下近距离煤层回采巷道合理位置选择为背景,通过分析上煤层遗留煤柱在煤层底板中的应力传播规律并计算出巷道与煤柱的内错距离应该大于12.8 m。利用数值模拟分析不同错距下巷道屈服破坏、应力分布和围岩变形规律,最终得出错距15 m情况下,可以保证巷道围岩稳定性。     

极近距离下位煤层回采巷道合理位置的确定

针对4-2煤层回采巷道布置这一难题,采用理论分析与数值模拟的方法分析了残留24 m煤柱的稳定性及其在底板的应力传递规律。研究表明:因4-1煤和4-2煤相距极近且24 m煤柱承受较大集中应力,故在煤柱下方3 m的水平截面上,处于煤柱正下方的垂直应力较大,应把4203主运顺槽布置在水平方向远离煤柱的应力降低区,即距煤柱中心线18 m的位置;最后,考虑支承压力传递影响角,确定4203主运顺槽巷帮距4-1煤煤柱边缘的距离为6 m,并经回采实践证明了回采巷道布置方式的合理性。     

近距离煤层下煤层回采巷道合理布置的研究

以山西灵石华苑煤业有限公司层间距平均为5.32 m的9#、10#近距离煤层为研究对象,通过数值模拟,对上煤层回采后采空区下方下煤层应力分布及下煤层回采巷道内错布置不同错距时,围岩屈服破坏程度进行了分析,确定了下煤层回采巷道内错布置的合理位置,可为类似条件煤层开采提供借鉴。     

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。     

极近距离煤层下煤层回采巷道内错布置合理错距的研究

通过理论计算和数值计算方法研究了某煤矿极近距离煤层上煤层回采后下煤层回采巷道内错式布置的合理错距,通过理论计算确定该矿下煤层回采巷道内错式布置的合理错距为大于6.31m;运用数值计算分析上煤层回采后下煤层顶板应力分布规律及下煤层回采巷道内错布置在不同位置时巷道的受力情况。确定了该矿下煤层回采巷道内错式布置的合理错距为大于等于6m。     

极近距离下煤层回采巷道合理位置确定

通过对同煤集团四老沟矿极近距离煤层下分层回采巷道合理位置的研究,确定了下分层回采巷道的合理错距,成功的维护住了巷道顶板,减少了煤柱损失,提高了煤炭采出率。这对极近、近距离煤层下分层工作面回采巷道合理位置的确定具有一定的参考价值和借鉴作用。     

极近距离煤层群开采相邻工作面合理错距研究

极近距离煤层群开采合理的错距确定关系到上下煤层的安全高效开采。针对某生产矿井4号和5号煤层之间极近的层间距,结合该生产矿井实际地质条件,提出在确保下分层工作面在上分层工作面完全垮落且稳定之后进行回采和将下分层工作面布置在上分层工作面开采形成的应力降低区（减压区）内2种设计思路,并建立了相应的理论计算模型。分析了2种理论计算方法的优缺点,结合实际生产条件,最终确定合理的最小错距为110 m。     

近距煤层群下部煤层回采巷道布置研究

近距煤层群开采工作面间易相互作用,下部采场围岩力学环境复杂,巷道布置要求高,合理布置回采巷道是下部煤层高效开采的关键。为解决下部煤层回采巷道布置难题,综合采用现场实测、数值计算、理论分析等手段,对下部煤层回采巷道松动圈范围、巷道布置影响因素、巷道布置参数等进行研究,研究结果表明:近距煤层群下部回采巷道布置的主要影响因素为上部采场残余煤柱承载、上部采空区水及同煤层采动作用;残余煤柱承载形态呈现为马鞍状,煤柱承载会向底板岩层转移,并于煤柱附近底板岩层中发生应力集中,应力强度与距煤柱距离呈负相关性;下部煤层同煤层临近采场采动促使拟布置巷道围岩承压整体呈现出"升高-降低-升高-降低"的分布特征,且上下采场采动作用易叠加;近距下部煤层回采巷道布置的关键是兼顾上、下煤层采动影响,合理设计工作面间煤柱宽度。     

冲击地压矿井近距离煤层采空区下回采巷道合理错距研究

针对近距离煤层上层煤为采空区及遗留30 m煤柱情况,以葫芦素煤矿2-1煤层及2-2煤层煤为研究背景,建立上层煤采空区及遗留煤柱受力的力学模型,分析了上层煤区段煤柱下岩层的应力分布状态,研究了近距离煤层采空区下回采巷道布置的合理错距。研究表明:保护层开采后实现充分卸压后,最佳内错距离应为80 m;从上覆遗留煤柱的影响范围来看,最佳内错距离为40~80 m;从对上层煤巷道的影响程度考虑,最佳内错距离宜大于80 m,当内错距离取160m时,下工作面开采对21101回风巷的影响最低,综合4种不同的角度,对影响范围取交集计算,最终确定22103首采工作面的最佳内错距离为80 m。     

近距离煤层群窄煤柱下应力分布及巷道布置

针对近距离煤层群窄煤柱下的应力分布及巷道布置问题,采用理论分析、数值模拟及现场实测等方法对窄煤柱下部煤岩层的应力分布特征进行分析。研究表明:受相邻工作面顺序回采的影响,煤柱上覆岩层向后回采工作面侧回转,导致支承应力峰值向后回采工作面一侧偏移,煤柱支承应力呈不对称分布;受支承应力影响,煤柱下部煤岩层应力分布表现出与支承应力对应的不对称性,不对称程度随煤柱宽度的减小而升高。结合实际工程案例,根据下部煤层底板垂直应力及主应力差分布,同时考虑到应力不对称分布的影响,最终确定了下部煤层回采巷道位置。     

近距离煤层下分层回采巷道支护技术研究

为解决三交河煤矿近距离2号煤下分层开采过程中应力显现异常、支护困难等问题,在现场调研、锚固力试验、巷道围岩地质力学试验基础上,对下分层回采巷道层间距大于3 m、1~3 m、特殊地段1 m条件下提出了3种支护方案,并运用UDEC软件对2^-2煤层开采过程进行了数值模拟。模拟显示:层间距小于2 m的巷道顶板最大下沉量50 mm,两帮最大移近量40 mm,与2-601工作面现场监测数据相符。三交河煤矿下煤层综合开采方案的成功实践,解决了近距离煤层开采过程中出现的支护问题,对于类似条件近距离煤层安全开采具有重要意义。     

近距离下位煤层回采巷道合理布置

为了得到近距离下位煤层回采巷道合理步距,理论分析了己15煤层回采过程中采场支承压力与底板损伤特征;数值模拟了己15煤层底板应力时空演化规律、下位煤层巷道合理位置以及巷道应力与位移分布特征。研究得出,理论计算得到己15煤层回采后底板被动应力区域边界长度为106 m,揭示了己15-31040工作面、己15-31020工作面、己15-23160工作面依次开采时煤柱下方底板应力峰值由6338 MPa减小至5463 MPa、然后无明显变化的特征;结合底板被动应力区域边界长度、煤层与顶底板摩擦系数、煤柱压力影响角、煤炭资源回收率、安全掘进等因素,巷道采用外错上位煤柱25 m的布置方式,该布置方式下巷道处于低应力环境的特性,且可为巷道围岩控制提供一定的参考依据。     

近距离煤层群叠加开采采动应力-裂隙动态演化特征实验研究

围岩应力、裂隙分布特征是影响突出危险煤层瓦斯抽采效果的重要因素,为优化突出危险煤层群瓦斯预抽方案,以沙曲煤矿近距离煤层群开采为背景,采用相似模拟实验研究了保护层与被保护层双重采动影响下围岩应力-裂隙分布与演化特征。结果表明：3+4号煤初采时,叠加采动的影响下,顶底板卸压程度较一次采动影响时高,但高卸压程度阶段持续长度减少,约105 m,底板最大应力降低值可达12 MPa,是保护层开采时最大应力降低值的1.5倍;进入正常推进阶段,仅距采空区两侧煤壁一定范围L内仍保持较高裂隙发育和应力降低程度,且较保护层开采时L值减小,20~30 m,采空区中部覆岩裂隙再次闭合,围岩应力出现恢复现象;工作面推进距离一定条件下,双重采动影响下顶底板卸压程度及裂隙发育程度较一次采动影响下明显升高;被保护层开采时,3+4号煤同2号煤之间岩层破碎程度最高,裂隙最为发育,覆岩裂隙发育程度随工作面推进距离增加而升高,由于形成稳定顶板结构的随机性,覆岩裂隙频数程台阶式增长。最后将研究结果应用于沙曲煤矿高瓦斯煤层群开采时瓦斯抽采钻孔的布置设计,取得较好的抽采效果。     

富水煤层巷道掘进探放水技术应用研究

陕北地区矿井煤层内大量出水较为罕见,榆横矿区袁大滩煤矿在2号煤层巷道掘进过程中,发生了大量煤层出水。根据矿井及巷道水文地质条件分析,确定主要充水水源为2号煤层的煤层水,充水通道为巷道掘进的塑性区和煤层内原生裂隙;结合现场实际和施工设备等因素,提出了“长短结合、长钻探查、短钻疏放,保证安全”的探放水思想,对该水害进行探放水工程设计;依据科学的技术与研究,保障了矿井的安全生产,同时也为未来矿井防治水工作提供一定的数据支撑和理论基础。     

近距离煤层上行开采围岩应力演化特征分析

基于潘一东煤矿地质概况及原始地应力测试数据,采用相似模拟与数值模拟相结合的方法,分析了近距离煤层上行开采过程中两煤层采场超前支承压力变化规律和覆岩裂隙发育特征。结果表明:下保护层开采弱化了覆岩关键层的承载能力,采空区后方形成的覆岩断裂线对上覆被保护层基本顶初次垮落步距具有一定影响;下保护层采场超前支承压力峰值呈线性增长趋势,而被保护层采场超前支承压力峰值受保护层采动影响呈增大—稳定—减小的趋势,工作面推进距离达到1/2“见方”及“见方”时,悬顶岩梁会发生大面积垮落失稳,应注重采场动力灾害防治工作。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度设计研究

为了研究沿空掘巷窄煤柱合理宽度留设问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论计算了窄煤柱的宽度,推导出了窄煤柱留设的合理宽度的计算公式;然后数值模拟了不同宽度的窄煤柱下围岩应力分布规律、窄煤柱水平位移场以及巷道围岩变形量规律,最终确定某煤矿的沿空留巷的窄煤柱留设宽度为5 m。研究为综放开采区段煤柱宽度的确定提供了指导。