大采高综采工作面区段煤柱合理留设应用研究

巷道围岩应力分布和围岩结构的完整性对大采高综采工作面区段煤柱宽度留设有着重要影响。以山西马堡煤业15#煤为研究背景,通过现场实测、实验分析、数值模拟等手段,分析煤柱应力环境、不同宽度煤柱应力变化规律及临空巷道围岩稳定性,并对合理区段煤柱宽度进行研究。研究结果表明:区段煤柱7.0 m深度为应力峰值区域,回采巷道侧煤柱塑性区宽度在5.0～6.0 m;大采高综采工作面合理区段煤柱留设宽度为19 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。     

考虑煤岩体成拱效应时煤柱塑性区宽度确定

为了确定在考虑邻近采空区上覆煤岩体自重作用下煤柱最大塑性区宽度,采用理论推导、数值模拟以及现场监测三者相结合的方法,通过考虑采空区上覆煤岩体成拱效应,确定出煤柱受力,对煤柱进行弹塑性分析,得出煤柱最大塑性区宽度理论计算式;根据玉华煤矿工程条件,采用ANSYS模拟采深为500 m和600 m,采高为4、5、6、7 m的煤柱最大塑性区宽度,并对玉华煤矿2410工作面回风巷道护巷煤柱的最大塑性区进行监测。研究结果表明:在中等采高时,煤柱最大塑性区宽度的理论计算结果、数值模拟和现场监测结果一致。研究结果给出了中等采高时煤柱最大塑性区宽度的理论计算式,可为留设煤柱宽度设计提供依据。     

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。     

大采高综采工作面区段煤柱合理宽度研究

为了确定焦坪矿区2301大采高首采工作面区段煤柱的留设宽度,以煤柱应力监测为切入点,实测分析了侧向支承压力分布特征;通过理论计算得到了煤柱弹性核区宽度和掘巷塑性区宽度,据此初步确定了区段煤柱的宽度。在此基础上,采用FLAC3D数值模拟方法研究了不同宽度时煤柱的塑性破坏特征,最终确定大采高工作面煤柱的合理宽度为25 m。现场应用表明,煤柱留宽方案满足相邻工作面的护巷要求。     

深井沿空掘巷煤柱合理宽度优化

曲江矿属深部高应力矿井,沿空掘巷留设7m煤柱,应力集中程度高,采空侧煤体破坏严重,呈现"液态"流动.结合极限平衡理论及FLAC2D对9,7,5,3m煤柱的应力和塑性区分布进行了分析,优选煤柱合理宽度.结果表明,煤柱宽度为5m时,巷道变形较小,应力集中程度降低,配合优化后的支护方案应用于现场,发现两帮和顶底板变形均小于350mm,能满足安全生产要求,为类似条件巷道煤柱留设提供一定的理论借鉴和实践参考.     

软煤层大采高工作面巷道煤柱尺寸优化

针对长平矿大采高工作面巷道留设合理煤柱宽度问题,通过煤柱稳定性理论计算、应力实测、有效支撑面积分析,对大采高综采工作面巷道煤柱尺寸进行了合理优化。采用煤柱稳定性理论计算得出护巷煤柱宽度为64m,实践结果表明留设煤柱尺寸较保守。经综合分析认为留设煤柱宽度约为50m时,既能保证巷道回采的稳定性,又可减少煤柱资源浪费。     

动压沿空掘巷煤柱宽度留设数值模拟研究

通过FLAC~(3D)对留设煤柱宽度为4、6、8 m分别进行模拟,对比分析各方案巷道围岩垂直位移、水平位移及塑性区分布。研究表明:煤柱宽度为8 m时巷道围岩垂直位移和水平位移最小,塑性区范围最小。所以选取8 m煤柱宽度为该煤矿7112运输巷的留设煤柱宽度。     

厚煤层区段煤柱合理留设宽度及支护参数优化研究

采动影响下厚煤层区段煤柱的合理留设是煤炭高效安全回采的重要因素。针对该问题依托中能煤矿3号煤2309工作面回风巷区段煤柱留设进行研究。根据围岩极限平衡理论计算出煤柱合理宽度为8 m,结合Flac3D数值计算分析不同宽度煤柱垂直应力及塑性区,验证煤柱留设宽度不应小于8 m;针对留设煤柱巷道应用差异化支护方法,对煤柱侧采用帮部3道锚索补强的方法进行围岩加固;针对浸泡煤柱、漏风、有害气体涌入等隐患采取煤柱局部注浆和表面喷浆的方式控制。结合矿压监测反馈表明煤柱留设宽度合理,支护效果良好,为类似厚煤层区段煤柱留设提供技术参考。     

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。     

高应力厚煤层不同宽度护巷煤柱数值模拟研究

为研究高应力厚煤层巷道掘进过程中护巷煤柱宽度留设的问题,根据掘进工作面工程地质概况,采用FLAC~(3D)数值计算方法对不同煤柱宽度进行模拟,研究不同宽度煤柱下的垂直应力、水平应力及塑性区分布规律。研究结果表明:煤柱宽度的留设对巷道围岩应力影响较大,留设5m煤柱,峰值应力达到43.3MPa,煤柱宽度为25m时,峰值应力为27.5MPa;巷道开挖过程中,受到压应力远大于拉应力,拉应力随煤柱宽度增加"先增后减",当煤柱宽度为15m时,压应力最大,为20.7MPa,当煤柱宽度为20m时,压应力最小,为17.7MPa;煤柱宽度小于10m,煤柱整体呈塑性状态,煤柱宽度大于10 m,弹性核区宽度随煤柱宽度增大而增大。综合考虑,留设护巷煤柱最佳宽度为20m。     

综采工作面沿空掘巷巷道合理布置研究

为了确保沿空留巷巷道稳定性,研究了综采工作面沿空掘巷巷道合理布置,理论分析了沿空掘巷煤柱荷载,介绍了沿空留巷巷道布置原则,采用数值模拟软件,研究了沿空留巷煤柱宽度留设对巷道稳定性影响及巷道沿不同层位掘进时巷道垂直应力、塑性区分布以及巷道围岩变形。研究得出,沿空留巷煤柱宽度留设宽度为20 m,巷道沿顶板掘进更容易支护。     

露天矿端帮开采支撑煤柱参数设计

为解决露天矿边帮压覆煤炭资源问题,采用端帮采煤机开采工艺进行回采以提高煤炭回收率。以某露天矿南端帮为工程背景,基于尖点突变理论,推导出支撑煤柱失稳判据;采用经验公式计算不同采高条件下煤柱的稳定性,并设计合理的煤柱留设宽度;采用数值模拟,分析煤柱走向支撑应力分布规律及支承应力峰值处的塑性区分布规律,结合煤柱失稳判据,验证煤柱留设宽度的合理性。结果表明:支撑煤柱当塑性区宽度占比大于88%时将发生失稳;支承应力峰值位置均出现在煤柱最大采硐深度前方某一工程位置处;当支撑煤柱宽度大于设计宽度时,煤柱的塑性区占比均小于88%,处于稳定状态,为最大限度回采煤炭资源,确定采硐深度为150 m,采高为4.0、4.5、5.0、5.5 m时支撑煤柱的留设宽度分别为5.5、6.0、6.5、7.5 m。     

双巷布置综采工作面煤柱合理宽度研究

针对察哈素煤矿厚煤层综采工作面因留设煤柱不合理而产生的双巷间围岩变形和破坏问题,利用工程类比、理论分析和数值模拟的方法,研究了巷道失稳原因和煤柱的合理宽度,并在现场进行了煤柱优化试验对研究结果进行验证。结果表明:察哈素煤矿地质及生产条件不适合留设窄煤柱,工作面煤柱宽度不足导致巷道两侧支承压力叠加,使得巷道维护困难。通过对比布设不同煤柱时采场应力、位移和塑性区分布情况,得出该矿合理的煤柱宽度为35m,优化设计有效改善了巷道失稳问题,并且提升了经济效益。     

深井大采高工作面沿空掘巷窄煤柱宽度研究

为解决深井大采高工作面留设大煤柱导致回收率低的难题,运用理论计算、数值分析及现场工程实测的方法,研究了深井大采高工作面开采条件下不同煤柱宽度时煤柱两侧塑性区分布和采掘扰动对巷道变形的影响,得到窄煤柱的合理尺寸。结果表明:确定合理煤柱尺寸时应充分考虑煤柱自身稳定性和采掘影响下巷道围岩变形量;掘进期间沿空掘5~6 m宽煤柱时破碎严重,煤柱宽度至少7 m才能达到自身稳定要求,而回采期间煤柱宽度至少需8 m,此时巷道围岩变形量相对较小,综合确定煤柱宽度8 m为最优方案。现场监测表明:11030工作面进风平巷两帮最大变形量为1 210 mm,顶底板最大变形量为620 mm,能够满足安全生产要求。     

不同煤柱宽度下巷道围岩变形规律分析

为了解决合理煤柱宽度设置的问题,避免煤炭资源的浪费和确保矿井的安全开采,理论分析了软岩巷道破坏特征和高应力软岩巷道破坏特征;数值模拟分析了不同宽度煤柱下垂直应力分布、巷道围岩塑性区分布特征、巷道围岩变形量分析。研究为合理煤柱宽度的留设提供了科学依据。     

寺河矿西采区大采高工作面合理煤柱尺寸留设研究

主要以晋城寺河矿西采区首采面巷道间的煤柱留设为工程背景,深入分析大采高工作面煤柱尺寸对巷道围岩稳定性的影响,数值模拟工作面动压影响的范围和时空演化规律,进而确定西采区首采面巷道间的煤柱宽度为35m。在井下进行煤柱留设试验,监测从掘进到回采结束全过程的煤柱受力,评价煤柱留设效果。井下试验表明,寺河矿W1301工作面采用宽度35m的煤柱时巷道锚杆支护效果良好,围岩完整、稳定。煤柱应力监测工作验证了数值模拟的合理性,进一步提高了煤柱设计的可靠性。     

大采高工作面回采巷道护巷煤柱合理宽度研究

为研究大采高工作面合理护巷煤柱的留设问题,以康河煤矿6103大采高工作面回采巷道为研究对象,通过理论计算和数值模拟分析,得出了合理的护巷煤柱宽度,并经工程实践论证了其可行性,为类似条件下大采高工作面护巷煤柱的留设提供了理论依据。     

大采高工作面回采巷道护巷煤柱合理宽度研究

为研究大采高工作面合理护巷煤柱的留设问题,以康河煤矿6103大采高工作面回采巷道为研究对象,通过理论计算和数值模拟分析,得出了合理的护巷煤柱宽度,并经工程实践论证了其可行性,为类似条件下大采高工作面护巷煤柱的留设提供了理论依据.     

工作面窄煤柱合理宽度优化研究

以回坡底煤矿回采工作面巷间煤柱留设为背景,在现场调研的基础上,采用FLAC~(3D)数值模拟的方式研究了不同煤柱宽度下的围岩变形与塑性区发育状况。研究结果表明,在5 m窄煤柱留设宽度设计下,采用沿空掘巷方式的巷道围岩变形量与塑性区发育均在可控范围内,遗留煤柱宽度大大降低,有利于资源回收。