综放沿空掘巷窄煤柱受力变形与应力分析

根据综放沿空掘巷的力学环境建立了窄煤柱的弹塑性力学模型,运用全量理论的变分原理研究窄煤柱的位移及应力分布特征,初步得到了窄煤柱内的位移场、应力场分布规律,为窄煤柱稳定性及控制技术的研究提供了理论依据。     

残留煤柱沿空掘巷围岩应力场及位移场分布

采用数值计算的方法研究了巷道开挖前残留煤柱初始应力场、位移场分布规律,揭示了窄煤柱宽度对残留煤柱应力场和位移场的影响规律。结果表明:随着窄煤柱宽度的增加,垂直应力、水平应力峰值均向实体煤深部转移,垂直位移、水平位移影响区域呈递增趋势,残留煤柱中部稳定区域呈递减趋势,当窄煤柱宽度≥6 m时,窄煤柱内存在弹性核区,有利于窄煤柱稳定。     

侧向悬臂切顶煤柱上方顶板应力及位移研究

以某矿113105工作面侧向切顶为研究背景，通过理论分析、数值模拟和现场监测的方法，研究切顶后煤柱顶板应力分布及位移演化规律。基于弹性力学建立切顶后煤柱顶板力学模型，运用差分法推导出切顶后煤柱顶板的应力与位移表达式。运用FLAC3D和3DEC软件模拟切顶前后煤柱顶板应力分布及位移演化特征，模拟结果显示，切顶后煤柱顶板应力减小了18.2 MPa,顶板下沉位移为9 cm,卸压率达26%～40%。现场监测表明，煤柱上方顶板应力分布呈现出先增大后减小的趋势，在距离工作面20～30 m处应力达到最大且保持一段应力集中，随后应力降低，在距离工作面65～70 m后应力保持不变。     

大采高工作面沿空掘巷合理位置模拟与应用

根据大采高沿空掘巷的力学环境建立了窄煤柱的弹塑性力学模型,运用求解非线性大变形问题有限差分法（FLAC^2D4．0）程序,初步得到了大采高面窄煤柱内的塑性场、位移场和应力场分布规律．研究结果表明,大采高窄煤柱内塑性区呈上大下小的倒斜梯形,范围达4～6m,巷道两帮水平位移呈不均匀不对称的移动规律,距采空区一侧边缘7m为支承应力远边界,是巷道布置的合理位置,实际应用效果比较明显．     

大采高工作面顺槽位置模拟研究

大采高综采工作面生产中将面对应力水平高和应力集中程度高的问题。根据大采高面的力学环境建立了窄煤柱的弹塑性力学模型,运用求解非线性大变形问题有限差分法(FLAC2D4.0)程序,初步得到了煤柱内的塑性场、位移场和应力场分布规律。大采高窄煤柱内塑性区呈上大下小状,范围达4~6m。     

窄煤柱沿空掘巷合理煤柱宽度的数值模拟研究与应用

采用数值模拟方法研究了不同宽度窄煤柱应力分布和位移特征,由此确定了窄煤柱沿空掘巷合理煤柱宽度。工程实践表明,5 m煤柱能够满足巷道稳定性控制要求,工作面回采期间巷道变形较小。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度研究与应用

运用理论分析与数值模拟对沿空掘巷合理窄煤柱宽度进行研究,通过分析不同宽度煤柱下巷道垂直应力和水平位移的分布,以及巷道项底板和两帮相对移近量,确定了合理的窄煤柱宽度.现场应用效果表明,研究确定的窄煤柱宽度合理,为沿空掘巷窄煤柱宽度的确定提供了依据.     

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。     

沿空掘巷窄煤柱宽度研究与应用

运用理论分析与数值模拟对沿空掘巷合理窄煤柱宽度进行研究,通过分析不同宽度煤拄下巷道垂直应力和水平位移的分布,以及巷道顶底板和两帮相对移近量,确定了合理的窄煤柱宽度。现场应用效果表明,研究确定的窄煤柱宽度合理,为沿空掘巷窄煤柱宽度的确定提供了依据。     

沿空掘巷窄煤柱宽度确定

沿空掘巷是我国煤矿回采巷道布置和维护的一种技术。本文针对具体生产地质条件,运用极限平衡理论、数值分析和现场工业性试验相结合的方法,通过应力场分析,得出：煤宽为3~5m时,垂直应力分布近似呈钝角三角形;煤宽为5~8m时,垂直应力分布近似呈锐角三角形;煤宽为8~10 m时,垂直应力分布近似呈梯形。通过位移场分析,得出煤柱向巷道内位移普遍大于向采空区侧位移,且随着煤柱宽度增大向巷道内位移增大,向采空区侧位移相对影响较小。最后得出沿空掘巷窄煤柱宽度的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律和应力场分布、位移场分布、巷道围岩变形与煤柱宽度的关系及窄煤柱宽度的极限平衡理论计算5个方面综合考虑窄煤柱的宽度,最终确定窄煤柱宽度为5m。现场工业性试验表明,沿空掘巷巷道变形大、破坏严重的现状得以改善。     

大断面综放沿空掘巷回采时窄煤柱宽度确定研究

针对大断面沿空掘巷窄煤柱宽度确定的难题,通过FLAC3D数值模拟研究回采对不同宽度窄煤柱的变形破坏与受力分布规律,确定了窄煤柱合理宽度并成功应用于工程实践。研究结果表明:1随煤柱宽度增加,中间弹性核也在增加;2随工作面向前推进,垂直应力分布由梯形分布逐渐向三角形分布演化,超前20m是转折点,应对回风巷道加强支护;3煤柱宽度对应力分布影响较大,随煤柱宽度的减小,垂直应力分布由梯形分布逐渐向三角形分布演化;4煤柱表面向巷道内的位移随煤柱宽度的增加而缓慢增大,超前工作面5m且煤柱达到6m时,基本趋于稳定;5选择5m窄煤柱,并注浆加固,可以满足工程需要。     

窄煤柱沿空掘巷合理煤柱宽度的确定

本文针对忻州窑矿15102工作面生产地质条件,通过理论分析以及数值计算,分析了工作面采用窄煤柱留巷时,上覆岩层结构及活动情况对窄煤柱稳定性的影响。通过研究不同煤柱宽度情况下,窄煤柱的应力环境及煤柱内位移变化规律,最终确定窄煤柱合理宽度为8m。     

迎采窄煤柱巷道围岩控制技术研究

通过数值分析,研究了迎采窄煤柱宽度内应力场和位移场的分布规律,探讨了邻近工作面回采对巷道围岩稳定性、围岩变形的影响,并最终确定了合理的窄煤柱宽度,同时研究得到了高强锚杆锚索加固巷道围岩,重点加固窄煤柱帮的围岩控制技术。现场应用表明,合理留设迎采窄煤柱并采用高强锚杆锚索联合支护迎采窄煤柱巷道,经历两次采动影响后,巷道围岩顶底板和两帮变形量均300 mm,有效控制了围岩的大变形,技术经济效果显著。     

大断面沿空掘巷窄煤柱宽度确定数值试验

针对大断面综放沿空掘巷窄煤柱宽度确定的难题,通过数值试验方法研究不同宽度窄煤柱的变形破坏与受力分布规律,确定了窄煤柱合理宽度并成功应用于工程实践。研究结果表明:煤柱宽度为3、4、5、6、8、10 m时,未屈服破坏的煤柱宽度分别为0、0、1、2.6、4.8、7 m;煤柱较小时应力分布近似呈三角形,煤柱稍大后近似呈梯形分布;三角形分布是两侧垂直应力峰值叠加的结果,梯形分布是中部受较小采动和掘进影响引起的;煤柱向巷道内的位移随煤柱宽度的增加而增大,达到一定程度后再由大变小,最后趋于稳定;选择自身受力状况好的5 m煤柱,采取必要的加强支护措施可满足工程需要。     

采空区残留煤柱内巷道布置与围岩控制技术

以俄霍布拉克煤矿18m残留煤柱内巷道布置为研究背景，综合运用现场实测、理论分析和数值模拟等方法，研究了采空区残留煤柱的应力环境和变形状态，分析了不同宽度窄煤柱条件下煤柱垂直应力分布、变形机理及塑性分布状态，综合确定了采空区残留煤柱内巷道布置的窄煤柱宽度为4.0m。在此基础上，提出了残留煤柱内巷道围岩控制原则和技术，并进行了工业性试验，试验巷道实际维护效果良好。     

综放孤岛工作面回采巷道窄煤柱合理留设

以三元小常煤业30222孤岛工作面回采巷道为背景,结合地应力实测数据分析了孤岛工作面围岩应力分布特征。研究表明:由于孤岛工作面面分担采空侧覆岩荷重,其围岩中应力相对常规工作面增大。在考虑工作面应力集中的基础上,建立了窄煤柱上方基本顶力学模型,推导了窄煤柱留设宽度计算公式,确定了窄煤柱宽度。现场实践表明,30222工作面留设6m窄煤柱、采用合理的支护,巷道变形能够较好的控制。     

近距离采空区下综放工作面窄煤柱尺寸优化设计

基于701工作面地质条件和开采条件，采用理论分析和数值模拟等方法，对近距离煤层采空区下综放工作面窄煤柱的尺寸进行优化。根据内应力场和极限平衡区相关理论，确定窄煤柱的尺寸的下限和上限分别为4m和7m。对掘巷后和采动条件两种工况下巷道围岩位移和应力分布情况进行分析，结果表明，随着窄煤柱宽度的加大，围岩变形量呈先减小后增大的趋势|当窄煤柱宽度为6m时，巷道变形量最小，确定窄煤柱最优留设宽度为6m。研究成果为其他类似条件工作面的煤柱留设提供参考。     

切顶条件下窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性研究

针对坚硬顶板窄煤柱沿空掘巷围岩控制工程问题,研究了切顶条件下窄煤柱沿空掘巷顶板运动规律,分析了切顶高度对窄煤柱变形和巷道围岩稳定性的影响。研究表明：巷旁切顶可以有效减小窄煤柱沿空侧悬顶面积与顶板旋转下沉量,降低了上覆岩层及沿空侧顶板对窄煤柱的传递荷载,从而提高了沿空掘巷围岩稳定性;切顶高度与窄煤柱变形量呈负相关,切顶高度越大,工作面回采期间煤柱压缩量和侧向位移量越小。邱集矿采用窄煤柱沿空掘巷巷旁切顶卸压技术后,沿空掘巷围岩稳定性高,实现了坚硬顶板条件下窄煤柱沿空掘巷的安全高效运行。     

中厚煤层沿空掘巷围岩大、小结构稳定性分析及对策

针对中厚煤层沿空掘巷围岩的特殊力学环境,构建大结构力学模型,并分析其稳定性。运用理论分析与公式推导确定沿空掘巷围岩的支护参数及护巷煤柱的合理宽度,并成功进行了工程实践应用。研究结果表明:采动期间,能有效控制巷道两帮的变形量,未出现窄煤柱明显的整体位移现象。     

综放沿空巷道窄煤柱稳定性分析及围岩控制技术研究

为对18501工作面沿空巷道保护煤柱的稳定性和顺槽的支护合理性进行分析,通过Fl AC3D软件建立18501综采工作面沿空掘巷模型研究窄煤柱内应力特征及位移分布规律,得到该工作面沿空掘巷煤柱合理的宽度为10m,并提出了顶板锚索、巷帮锚杆的巷道补强支护措施及添加树脂锚固剂的巷道补强支护措施和实体煤侧巷帮扩刷等围岩控制措施后,沿空巷道两帮及顶板的变形量较之前分别减少了24%和61%,巷道表面位移量控制在允许范围内,能够保证10m窄煤柱护巷条件下巷道在回采期间正常安全的使用。