近距离倾斜煤层群上保护层开采对沿空留巷的影响研究北大核心

为研究近距离倾斜煤层群上保护层工作面开采布置对被保护煤层工作面沿空留巷的影响,以崔家寨煤矿1112工作面地质条件为工程背景,通过现场调研、理论分析、数值模拟和工业性试验等方法,对上保护层工作面卸压保护合理布置方式进行了研究。结果表明:上保护层采空区下方底板整体应力值较低,其下侧实体煤较上侧实体煤下方底板应力值要高;上保护层工作面布置于被保护工作面沿空巷道上方时能够更好的对沿空巷道围岩起到卸压效果。将优化后的上保护层工作面布置方式应用于1114工作面回采期间,现场液压支架工作阻力和沿空巷道围岩矿压监测数据证实了优化后的方案能够有效控制巷道围岩变形,改善沿空侧1114轨道平巷的围岩应力环境,提高沿空留巷服务期的安全性。     

采空区及煤柱下回采巷道合理布置位置研究

针对多煤层开采上覆煤层后采空区及遗留煤柱引起底板应力变化,对寺河二号井94313综采工作面回采巷道位置进行相似模拟研究,分析上覆岩层变形破坏对下部煤层应力的影响,为下煤层回采巷道布置位置提供理论依据。结果表明:残留煤柱下9号煤层垂直应力呈单峰值分布,距离煤柱边缘30 m以外垂直应力趋于稳定。     

沿空掘巷掘进时机确定方法研究

为了避免沿空掘巷掘进扰动应力和工作面回采应力的叠加造成巷道应力环境的恶化以及巷道支护的困难,采用FLAC3D数值模拟软件,分析了沿空掘巷时空效应,数值模拟了工作面采空侧实体煤侧向应力分布、巷道沿轴向的应力峰值分布以及沿空掘巷掘进时机确定。研究结果为类似矿井沿空掘巷采掘接续时间的安排提供了指导。     

沿空留巷围岩变形特征与控制技术研究

沿空留巷受两次工作面采动影响,巷道变形量大,为了研究沿空巷道围岩变形规律和控制技术,本文采用FLAC3D模拟上煤层回采后,本煤层一次回采巷旁充填、二次回采时应力位移变化情况。由模拟可知,伴随回采工作面的推移以及构筑巷旁充填体,工作面后方覆岩逐渐垮落,距后方100m后,上覆岩层基本稳定。采用锚网索支护和注浆加固提高沿空巷道承载能力,通过监测围岩变形量可知,支护取得了良好效果,能为类似条件下沿空留巷围岩控制技术提供借鉴。     

孤岛工作面沿空掘巷位置研究

某煤矿12209工作面为孤岛工作面,该工作面两侧均为采空区。本文利用FLAC3D软件进行模拟,研究了相邻工作面开采对孤岛工作面煤体产生的应力集中,对孤岛工作面沿空掘巷巷道预留的煤柱宽度进行了计算,模拟了多种煤柱宽度下的垂直应力分布情况,确定了沿空掘巷的最佳位置,保证工作面在回采过程中,巷道能够发生较小变形,维持巷道的稳定。     

近距离煤层多工作面开采沿空侧围岩结构演化规律研究

采用数值模拟的方法,针对南屯煤矿93下05工作面上覆及侧向采空复杂条件下多工作面相继采空的复杂地质条件,对多工作面开采下93下05工作面沿空侧围岩结构的动态演化过程进行了研究,得出基于南屯煤矿的近距离煤层多工作面开采后的沿空侧相应的围岩结构动态演化规律:93下07工作面回采后,93下07采空区下帮侧6 m范围内围岩以碎裂结构为主,沿空巷道附近其他位置以块裂结构为主;93上05工作面及93上03工作面回采后,3下煤顶板以碎裂结构为主,沿空巷道附近其他位置仍以块裂结构为主。     

沿空掘巷底板渐次破坏机理数值模拟研究

围绕采动影响时沿空掘巷底板破坏剧烈的问题,采用理论分析和数值模拟等方法,研究了不同阶段沿空掘巷底板的应力分布特征及渐次破坏机理。结果表明:巷道掘进后,采空区边缘煤体中"给定载荷"和"给定变形"共同作用使得底板位移及应力分布偏向实体侧;本工作面回采时,巷道两帮应力的非对称分布情况加剧,底板形成层状分布的双滑移场,位移及应力分布逐渐趋于偏向煤柱侧,滑移场的变化加剧了底鼓发生。     

基于煤柱应力实测的沿空掘巷煤柱宽度留设与围岩控制技术

针对复合顶板沿空巷道煤柱合理尺寸难以确定及支护困难等问题,以泊江海子矿3-1煤层一面三巷布置的工作面为工程背景,采用理论分析和现场实测的方法,研究工作面回采后煤柱应力的分布规律。现场实测结果表明,工作面回采后煤柱应力沿侧向可分为低应力区和高应力区,低应力区距采空区边缘距离为14.5m,高应力区距采空区边缘距离为14.5～20m,最大应力峰值为29MPa,考虑到煤层裂隙发育、煤壁片帮等因素,综合确定沿空掘巷煤柱宽度为9m。同时结合具体地质条件进行沿空掘巷支护方案设计及矿压观测,巷道支护实践表明,试验巷道采用所确定的煤柱宽度及锚索网支护参数后,巷道围岩稳定,实现了工作面安全高效开采。     

近距离煤层回采巷道优化布置研究

采空区下底板巷道布置的方法如果只考虑在常规情况下的应力分布特点而忽略了采场应力场是多维场的特点,就无法全面的考虑整个采场周围的应力分布,难以运用这种方法准确的确定近距离多个工作面采空下底板巷道布置的合理位置。所以,应该在考虑多个工作面采空后相互叠加的条件下来研究近距离煤层回采巷道的优化布置。     

综放开采工作面下覆煤层采空区探测及充填加固技术研究

本文以6303综放工作面回采为工程背景,采用钻探方法确定下覆9#煤层采空区位置,并通过理论及数值模拟技术对工作面回采期间底板稳定性进行分析,给出采空区加固技术方案并进行工程应用。研究发现：(1)工作面回采后底板塑性区与下覆采空区顶板联通、底板稳定性较差,而对采空区进行加固后工作面底板稳定性得以明显提出;(2)在分析现有加固材料基础上,发现空巷充填材料不仅可满足采空区加固需要,而且可降低加固成本、加固工程施工量;(3)结合6303综放工作面回采巷道及探测巷道布置情况具体给出加固钻孔布置方案、充填工艺及安全技术措施等。工程应用后,6303综放工作面回采过下覆9#煤层采空区时工作面底板及综放设备等保持稳定,开采设备、顶底板、矿压等均未出现异常,表明采用的加固技术效果显著。     

混凝土填充墙支护下沿空留巷稳定性分析

为揭示混凝土填充墙支护下综采沿空回采巷道矿压显现规律,有效控制围岩变形,根据某矿综采面地质与开采条件,应用数值计算方法研究采后留巷的稳定性。数据分析显示:混凝土墙支护下沿空留巷围岩应力随采煤工作面推进呈周期性变化,采后20 m范围的巷道围岩来压较剧烈,是重点支护区域;巷道围岩位移量随采煤工作面的推进而增大,其中巷帮移近量较小,而顶板下沉量较大,表明采用混凝土墙支护沿空留巷有利于巷帮的稳定,但不利于顶板稳定。     

Technique of coal mining and gas extraction without coal pillar in multi-seam with low permeability

Aimed at the low mining efficiency in deep multi-seams because of high crustalstress,high gas content,low permeability,the compound three soft roof and the trouble-somesafety situation encountered in deep level coal exploitation,proposed a new idea ofgob-side retaining without a coal-pillar and Y-style ventilation in the first-mined key pressure-relieved coal seam and a new method of coal mining and gas extraction.The followingwere discovered:the dynamic evolution law of the crannies in the roof is infl...     

深部充填开采留巷围岩偏应力演化规律与控制

针对深部充填开采留巷围岩控制难题,以邢东矿1126运料巷为研究背景,采用应变软化模型研究工作面推进全过程中留巷围岩偏应力与塑性区演化规律。研究表明:(1)超前采动影响较明显区顶板约为32 m,底板和两帮均约为16 m,留巷采动影响较明显区顶板约为32 m,底板约为24 m;(2)从工作面回采开始到工作面回采结束的全过程对留巷围岩偏应力和塑性区进行监测得到:偏应力分布形态以瘦高椭圆状→近似圆状→小半圆拱→大半圆拱→扇形拱进行演化,偏应力峰值带以顶底板→顶底帮角(实体煤侧)和实体煤帮进行转移;塑性区分布形态以近似椭圆状→近似圆状→半球状进行演化,且塑性区呈非对称分布;(3)基于深部充填开采留巷围岩偏应力和塑性区非对称分布特征,提出了分区非对称围岩控制技术,实践表明,留巷围岩控制效果明显。     

沿空留巷围岩受力变形特征及支护对策

以贺西煤矿3311工作面沿空留巷为背景,采用FLAC~(3D)有限差分程序计算分析了不同工作面回采阶段沿空留巷围岩、充填墙体及煤柱中的应力、变形分布特征,提出了沿空留巷合理的支护对策。研究结果表明:沿空留巷直接顶内的垂直应力和水平应力变化剧烈程度明显大于基本顶;围岩及充填墙体受力变化受3311工作面回采滞后采动应力作用明显,且主要对垂直应力的变化产生影响;3313工作面二次采动阶段,巷道围岩的变形受采动影响的敏感性远大于受力,即在充填墙体和巷道围岩应力增加很小的情况下,巷道变形增幅却相对较大,且主要表现为底鼓和两帮移近。井下试验表明,采用锚杆锚索与充填墙体联合支护后,通过优化现场施工工艺,沿空留巷满足了回采工作面的通风需求,降低了巷道掘进成本,实现了回采工作面快速推进。     

孤岛工作面沿空掘巷合理煤柱宽度研究

以东峰煤矿3112孤岛工作面回采巷道沿空掘巷工程为背景,通过理论计算得到煤柱宽度为8.28 m,采用UDEC数值模拟确定3112工作面沿空留巷护巷煤柱合理留设宽度为9 m,工业试验取得了良好的应用效果。     

深部沿空巷道围岩主应力差演化规律与控制

针对千米深井沿空巷道围岩控制难题,以邢东矿2122运输巷为研究对象,采用FLAC3D模拟埋深550～1 250 m时巷道围岩主应力差与塑性区响应特征以及两帮主应力差演化规律。结果表明：① 沿空巷道顶板与实体煤帮主应力差由浅到深均呈先增高后降低至趋稳的趋势,煤柱帮主应力差呈山峰型对称分布;② 在埋深增加过程中,沿空巷道顶板和实体煤帮浅部主应力差敏感性度较小,进入中深部后变化较大;③ 随着埋深增加,两帮剪切、拉伸破坏区逐渐呈扇形分布并向深部扩展,且采空侧范围略大于巷道侧;④ 深部高应力和煤柱帮被主应力差长时间破坏使得实体煤帮主应力差峰值明显高于煤柱帮。基于此提出采用高预应力、强力支护系统进行深部沿空巷道围岩控制,并结合数值模拟研究结果确定了关键参数,现场实践表明,支护效果良好,实现了深部5 m宽煤柱沿空巷道围岩的有效控制。     

综放面沿空留巷围岩控制技术及矿压显现特征研究

为提高煤炭资源回收率,降低回采巷道掘进率,增加工作面顺层钻孔瓦斯的抽采时间,唐安煤矿在3313综放工作面轨道顺槽实施沿空留巷技术。3313工作面轨道巷顶板基本支护方式为锚网支护,加强支护方式为快速承载预应力锚索,留巷前后顶板支护分为一级支护与二级支护,并设计研究了巷旁支护参数和切顶参数。对综放开采条件下3313工作面轨道顺槽沿空留巷的矿压显现特征研究结果表明:巷道顶板在工作面推过350m后运动开始逐渐趋于缓和,因此最好是工作面推过350m以后再进行单体柱的回撤。     

煤柱内沿空掘巷技术在余吾煤业的应用研究

以潞安集团余吾煤业S2206工作面瓦排巷沿空掘巷工程项目为研究背景,利用数值模拟的研究手段进行巷道掘进及工作面回采期间巷道围岩应力与巷道围岩变形破坏特点、煤柱稳定性、支护与围岩相互作用关系等方面的研究,根据巷道变形量确定了合理的煤柱宽度及巷道支护参数,并取得了良好的现场应用效果。     

大倾角煤层多重扰动煤巷围岩应力分布规律

基于山西大远煤业有限公司1202工作面运输平巷大倾角煤层赋存条件,采用理论分析和数值仿真的综合研究方法,研究巷道在采空区侧向支承压力与超前支承压力叠加作用下的应力分布规律,并基于应力分析结果,提出合理的区段煤柱宽度。研究显示：在叠加压力作用强烈影响下,巷道围岩应力呈非对称分布特征,帮部集中应力与煤层底板侧向支承压力峰值影响范围贯通;侧向支承压力成为导致工作面超前支承压力非对称分布的主要因素,两者产生强烈应力叠加效应,形成典型多重扰动叠加应力环境;从减小巷道围岩应力非对称程度出发,并考虑煤柱与顶板和底板岩层的滑移破坏,建议山西大远煤业有限公司大倾角煤层区段煤柱宽度取值范围为6-12 m。     

厚煤层留窄煤柱沿空掘巷巷道支护设计

针对某矿2502采区250206上工作面轨道巷,提出采用留窄煤柱沿空掘巷技术进行采掘。通过FlAC3D建模分析留设窄煤柱掘巷支护的方案,理论上研究了锚杆、锚索各个参数对巷道围岩变形控制的影响,确定了最优的参数。通过对250206上工作面轨道巷进行现场应用,对巷道围岩多个测点进行数据监测,证明采用最优参数支护对巷道围岩起到了很好的支护效果。