特厚煤层综放开采巷道布置研究

研究了提高特厚煤层采出率的一种方法。通过FLAC2D数值模拟软件分析了不同宽度煤柱内部应力与位移分布情况,分析Y方向应力和位移可知留小煤柱与宽煤柱对巷道起到保护的作用基本一致。通过在孟加拉国拉普库利亚煤矿1210工作面掘巷期间留5 m的小煤柱和30 m的宽煤柱进行实验,对比不同宽度煤柱范围电磁辐射数据和震动频谱证明5 m的小煤柱也能起到对巷道的保护,为特厚煤层提高回采率提供了新的思路。     

厚煤层条件下合理宽度煤柱留设研究

采用FLAC2D模拟软件对跃进煤矿特厚煤层条件下不同宽度煤柱留设进行了理论模拟,分析了不同护巷煤柱条件下垂直应力与垂直位移分布情况,理论得知留设5m的窄煤柱段与30m的宽煤柱段对掘进巷道起到的保护效果基本相同。井下现场在1210工作面掘巷期间留设5m的小煤柱和30m的宽煤柱进行了现场工业性试验,KBD5仪器采集的电磁辐射数据整体偏小且波动不大,说明留设5m的小煤柱能稳定的起到对巷道的保护作用。     

特厚煤层综放工作面小煤柱留设技术研究

挖金湾煤矿开展了特厚煤层综放工作面小煤柱留设技术研究,确定了8102沿空巷沿空侧煤柱宽度为8 m。实践效果表明,小煤柱留设技术具有改善沿空巷道应力集中的效果,使得巷道处于低应力区,避免了矿压显现导致的巷道变形、冒顶、底鼓问题,减少了宽煤柱导致的煤炭资源损失。     

邻空综放工作面煤柱内预置卸压巷动压治理技术

针对某煤矿特厚煤层综放工作面临空开采回采巷道围岩变形严重的问题,运用理论分析、三维数值模拟和现场实测相结合的方法,分析了煤柱内预置卸压巷技术的基本原理。结合现场5106综放工作面进风巷的实际情况,提出了采用煤柱内预置卸压巷动压治理技术,确定了卸压巷在护巷煤柱中距离进风巷距离可选择29 m左右,相当于卸压巷与采空区之间留设5~9 m左右的窄煤柱,巷道围岩变形量较小,从而有利于特厚煤层的安全高效回采。     

特厚煤层沿空掘巷煤柱尺寸留设及围岩控制技术研究

为了提高特厚煤层资源回收率并改善临空巷道应力环境,以铁北煤矿主采Ⅱ_2a特厚煤层为工程背景,利用巷道顶板断裂后形成"内外应力场"理论和煤柱极限平衡区理论,确定了临空巷道窄煤柱留设宽度范围为5.6~10.84 m。二次回采扰动影响下的宽煤柱侧向支承压力分布特征显示,煤柱0~7.5 m内煤体处于塑性状态,最终确定沿空掘巷窄煤柱合理留设尺寸为8.0 m。现场工程实践表明,掘巷后煤柱3.0 m范围以外裂隙基本不发育,煤体完整性较好;锚杆受力变化波动不大;掘巷32 d后巷道变形量逐渐趋于稳定,围岩变形控制效果良好。     

特厚煤层综放工作面区段煤柱宽度优化研究

为了提高资源回收率和防止煤柱失稳诱发冲击地压,在特厚煤层综放工作面区段留设合理煤柱宽度。首先采用极限平衡理论计算煤柱留宽应大于19 m;其次,通过数值模拟得到4种不同宽度煤柱的塑性区分布范围,初步得到煤柱合理宽度为20 m;最后,通过现场实测法对煤柱的侧支承压力、巷道表面位移和锚杆(索)应力进行监测,结果进一步表明,煤柱宽度为20 m时中部存在一定宽度的弹性核,此时巷道和围岩变形小,煤柱较稳定。从经济效益和回采安全的角度考虑,某矿合理区段煤柱宽度应为20 m。     

特厚煤层沿空掘巷煤柱塑性区宽度研究

为了解决特厚煤层条件下沿空掘巷围岩稳定性及掘巷煤柱留设合理宽度问题,本文以建新煤矿4203特厚煤层工作面为工程背景,建立极限平衡区应力方程,得到不同煤柱宽度条件下,煤柱体两侧向支承应力的分布特征,通过分析采空区侧煤柱和巷道侧煤柱塑性区宽度,得到沿空掘巷在特厚煤层条件下煤柱的合理留设宽度。试验结果表明：采空区侧塑性区宽度为2.58 m,煤柱侧塑性区宽度为2.61 m,煤柱核心承载区在不同煤柱宽度条件下,随着留设煤柱宽度的增大而不断扩大,集中应力区域也随之增大,最终确定特厚煤层条件下沿空掘巷煤柱合理宽度为10 m。由此可知,煤体完整性较好,巷道围岩稳定性得以控制,取得了较好的支护效果。     

特厚煤层小煤柱加固及双柔模墙留巷支护设计研究

为了解决特厚煤层分层开采底分层沿空留巷瓦斯超限问题,采用柔模混凝土沿空留巷技术,在白芨沟煤矿0102402工作面进行了特厚煤层分层开采沿空留巷应用,重点研究了巷道副帮小煤柱加固方案、特厚煤层分层开采双柔模墙沿空留巷设计方案。应用结果表明：在厚煤层底分层工作面实施双柔模墙开采技术后,现场留巷巷道顶底板形变量减小,巷道采空区侧顶板维护较好,顶板钢梁形变量小,整体留巷效果好,留巷巷道解决了下区段4个分层回采瓦斯超限问题,提高了煤炭采出率,对厚煤层及特厚煤层分层开采沿空留巷技术有良好的经济效益和应用前景。     

特厚煤层动压巷道护巷煤柱合理宽度研究

针对某矿9#煤特厚煤层9-704综放工作面动压巷道在本工作面回采过程中,出现变形量过大难以控制的问题,采用理论分析、数值模拟及现场变形实测等手段对特厚煤层综放工作面区段动压煤柱应力分布和动压巷道变形进行研究。极限平衡法表明在该条件下动压巷道护巷煤柱宽度不应小于24.5 m.数值分析表明,煤柱宽度大于26 m时能够较好地控制煤柱的应力及变形,最终确定该动压巷道护巷煤柱宽度为26 m.现场实测表明,动压巷道变形过大的原因在于护巷煤柱留设宽度过窄。动压巷道护巷煤柱宽度的计算必须考虑煤柱沿相邻工作面采空区方向及本工作面方向塑性区的宽度。该研究对类似条件下动压巷道护巷煤柱的留设宽度具有一定借鉴意义。     

特厚煤层综放面侧向支承压力分布的采厚效应

为解决同煤塔山矿区段宽煤柱造成的资源严重浪费、回采巷道矿压显现强烈等问题,采用极限平衡理论分析并运用CDEM数值模拟软件,对特厚煤层综放面侧向支承压力分布与釆厚间的关系及8206工作面侧向支承压力分布进行研究,为沿空掘巷小煤柱留设宽度提供理论依据。     

综放工作面区段煤柱合理宽度的数值模拟研究

为了有效测定厚煤层工作面的煤柱合理宽度,针对1208工作面生产地质条件,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,对合理的煤柱宽度进行了研究。通过理论计算,初步确定了区段煤柱留设25 m,运用数值模拟分析了区段煤柱内应力分布规律,在煤柱宽度在15~22 m时,应力值处于“谷底”,且处于弹性区。现场应用表明,巷道顶底板移近量最大为169 mm,两帮移近量最大为383 mm,巷道维护效果好,煤柱稳定。研究成果可为该矿后续的工作面区段煤柱尺寸留设提供借鉴。     

倾斜煤层半煤岩沿空掘巷合理煤柱宽度留设研究

针对倾斜煤层半煤岩沿空掘巷围岩产生非对称大变形的难题,以贵州土城矿1509回风巷为例,进行了该类巷道合理煤柱宽度留设研究。基于极限平衡理论建立了倾斜煤层半煤岩沿空掘巷合理煤柱宽度计算模型,结合该矿实际生产地质条件计算得出煤柱合理理论宽度为4.68～5.46m|通过数值模拟分析了5种不同宽度煤柱下1509回风巷围岩塑性区分布、应力及位移演化规律,模拟结果表明：当煤柱宽度为5m时,巷道稳定性较好且能保证矿井的回采率。现场试验结果显示,1509回风巷采用留设5m宽煤柱进行掘进护巷后,巷道轮廓相对完整,变形明显减小,围岩完整性较好,有利于提高倾斜煤层半煤岩沿空掘巷的稳定性。     

极近距离采空区下部煤层窄煤柱宽度的确定

采用数值模拟的方法,研究了极近距离煤层群下煤层工作面沿空掘巷留设不同宽度煤柱时巷道的塑性破坏、煤柱和实体煤侧垂直应力、巷道围岩变形情况。结果表明:随着煤柱宽度增加,煤柱中央的垂直应力呈现先增大、后减小趋势,其中5~7 m宽度煤柱中央的垂直应力相对较大,3~5 m宽度煤柱边缘垂直应力最小。随着煤柱宽度增加煤柱边缘垂直应力不断增大,在煤柱宽度达到7 m时最大,而实体煤侧的垂直应力相对变化不大。进一步的数值模拟研究表明,巷道的塑性破坏程度、围岩变形量在留设7~9 m煤柱时效果最佳。综合考虑得出了下煤层开采护巷窄煤柱的合理留设宽度为8 m。     

高应力软岩缓斜煤层沿空掘巷窄煤柱宽度研究

为研究在高应力软岩条件下窄煤柱留设问题,以曙光矿2~#煤层开采为工程背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,得出错层位外错式沿空掘巷窄煤柱的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律、护巷煤柱宽度的理论计算、煤柱垂直应力和煤柱塑性区分布4个方面综合考虑护巷煤柱的宽度。理论计算得出破裂区为3.35 m,塑性区为5.76 m,利用数值模拟得出煤柱合理留设宽度为3.37~5.13 m。通过对不同煤柱宽度下巷道围岩应力分布进行数值分析,结果表明:当煤柱宽度为4 m时,巷道围岩变形小。     

察哈素煤矿厚煤层综采工作面煤柱合理宽度模拟研究及实践分析

煤柱宽度的合理留设是确保厚煤层双巷布置综采工作面安全回采的关键。针对察哈素煤矿因煤柱留设不当而导致回采巷道大范围破坏的问题,采用数值模拟的方法研究了巷道失稳的原因和煤柱的合理宽度。结果表明：工作面煤柱宽度不足导致巷道两侧支承压力叠加是巷道维护困难的主因。通过对比不同煤柱留设条件下采场应力、收敛变形和塑性区分布情况,得出该矿合理的煤柱宽度为35 m。现场实践表明,该方案的技术及经济效益显著。     

基于条带置换开采方法的煤柱留设与充填技术研究

为了提高资源采出率,缓解煤柱常见的高应力集中现象,降低冲击地压灾害发生概率,并实现矸石不上井直接处理和地面矸石的零排放,以阳城煤矿-650 m水平大巷保护煤柱条带置换开采方法煤柱留设与充填为背景,运用理论分析方法分别对回风巷右侧保护煤柱、1307巷道保护煤柱、充填巷两帮煤柱宽度进行计算;采用FLAC^3D数值软件对不同类型煤柱宽度的多种设计方案进行应力及变形情况模拟,并以4号充填巷为例,对充填后的应力分布、塑性区范围、位移等进行数值模拟与分析。结果表明:回风巷保护煤柱和1307巷道的保护煤柱均为15 m;按照矸石充填巷4.5 m计算,储矸空间两侧煤柱的宽度至少14.8~15.8 m时才能保证有一个稳定的柱核区的存在;与4号巷开挖未充填时相比,充填后的水平应力与垂直应力影响范围减少5 m,峰值应力影响范围减少3~4 m。     

综放工作面区段煤柱合理留设研究

为合理留设某矿综放工作面的区段煤柱,保证回采巷道稳定和提高煤炭资源采出率,采用理论计算、FLAC 3D数值模拟和现场实测等综合研究方法对综放工作面区段煤柱留设进行研究。通过沿空煤体力学状态分析,得出应力极限平衡区宽度为1.77 m,应力降低区位于距巷帮侧8 m范围内,应力峰值影响区位于距巷帮侧8~45 m内,原岩应力区位于距巷帮侧45 m以远;通过理论计算与FLAC 3D数值模拟对不同区段煤柱宽度(3、5、7、10、15、20 m)的应力场和位移场特征进行分析后,确定合理的区段煤柱宽度为5 m;通过现场实际监测对上述研究成果进行了验证。结果表明,当区段煤柱宽度为5 m时,可兼顾煤炭资源回收和巷道优化布置,该区段煤柱留设方法可为类似条件下的工程实践提供依据。     

沿空掘巷小煤柱合理宽度的数值模拟研究

针对某煤矿沿采空区边缘布置开拓巷道、护巷煤柱宽度的选择问题，依据矿井生产地质条件及现场实际，采用理论分析对煤柱的宽度范围进行确定，并利用FLAC^3D数值软件对7种宽度范围内的煤柱进行模拟，分别从沿空掘进期间煤柱的垂直应力分布、水平位移分布、表面位移对煤柱的稳定性进行对比分析，确定了合理的沿空掘巷煤柱尺寸。研究结果表明，理论公式计算得出煤柱的最大宽度为15.03 m；煤柱宽度为4～5 m时，煤柱内垂直应力峰值最小，煤柱向巷道移近量较小，且较稳定。     

区段煤柱留设合理宽度FLAC3D数值模拟研究

本文以河北某矿6#煤实际开采情况为背景,通过采用FLAC~(3D)数值模拟方法对留设不同宽度区段煤柱时,煤柱内应力和位移分布、煤柱宽度与巷道围岩稳定性进行了分析,得出了工作面间需留设合理煤柱宽度范围,在此基础上,结合矿井实际情况,确定采用留设6m区段煤柱方案,并进行了工业性试验。通过观测发现随着工作面的不断回采,巷道围岩先后经历无采动影响阶段、采动影响阶段以及采动影响剧烈三个阶段,巷道围岩处于可控范围之内,满足生产要求,这与按经验需留设15m区段煤柱相比,减少了煤炭损失,提高了采出率,同时本文的研究对类似条件下区段护巷煤柱的留设具有指导和借鉴意义。     

沿空掘巷合理煤柱尺寸的数值模拟研究

以张北煤矿6煤为工程背景,采用理论计算,得出沿空掘巷合理煤柱宽度,并运用FLAC2D数值模拟软件对沿空掘巷不同煤柱宽度条件下,巷道两帮应力及巷道顶板位移和帮部位移的变化规律进行分析研究,得出适应工程实际的参考煤柱宽度。