凤凰山煤矿留小煤墙沿空掘巷及支护

根据凤凰山老矿井三水平五盘区的地质水文条件,决定施行小煤墙沿空掘巷,从而简要介绍了沿空掘巷支护设计及施工,以及对顶板和巷帮进行支护的方法。     

基于内部岩层移动角的工作面侧向顶板巷道变形分析

针对平顶山一矿工作面回采导致侧向顶板巷道在已留设保护煤柱的前提下维护困难的问题,结合现场地质条件运用UDEC2D进行了分析。结果表明:模型中工作面上方水平测线的10mm下沉边界点与采空区边界点的连线和水平线的夹角定义为内部岩层移动角,岩层埋深越浅其内部岩层移动角越大,丁戊三辅助巷围岩的内部岩层移动角为40°,可知巷道所需保护煤柱宽度为102 m,大于实际的保护煤柱宽度,因此在工作面回采后巷道受采动影响产生了较严重变形。模拟结果与现场实测一致,说明使用内部岩层移动角来设计巷道保护煤柱宽度更加准确。     

上覆煤层开采后下伏煤层卸压机理分析

以开滦唐山矿Y485工作面受上覆5#煤层采空影响为背景,基于关键层理论,采用数值模拟和现场实测研究了上覆煤层开采后下伏煤层的卸压机理。结果表明:覆岩中往往存在多层关键层,会对工作面支承压力产生影响。卸压开采后上覆关键层发生破断,下伏煤层工作面回采时仅在层间关键层的影响下支承压力的影响范围和峰值显著降低。唐山矿上覆5#煤层工作面回采后,仅在层间关键层的影响下,下伏9#煤层Y485工作面超前支承压力影响范围由73 m减小至38 m,超前支承压力峰值与工作面煤壁的距离由29 m减小至20.5 m。当两煤层间存在厚硬关键层时,开采上覆煤层对下伏煤层进行卸压时,下煤层工作面支承压力峰值的最大值是无关键层时的2.34倍,下煤层回采时仍产生了显著的应力集中。     

基于采动应力边界线的顶板巷道保护煤柱留设方法

针对平顶山一矿31010工作面回采期间顶板丁戊三乘人巷严重变形的问题,通过现场实测和数值模拟研究了巷道变形的原因及保护煤柱留设的问题。结果表明：工作面回采后,上覆顶板岩层中的应力发生改变,将应力值等于1.05倍原岩应力的点构成的曲线定义为采动应力边界线。采动应力边界线由开采煤层向上覆岩层呈外扩式发展,采动应力边界线距开采边界的水平距离随着距开采煤层高度的增大而逐渐增大,但增大趋势逐渐减小。采动应力边界线内侧岩层应力出现增压区和减压区,而外侧岩层仍处于原岩应力状态,采动应力边界线是划定工作面上覆岩层是否受工作面回采影响的边界线。目前顶板巷道保护煤柱宽度是按岩层移动角进行设计的,没有体现内部岩层移动变形及应力特征,导致顶板巷道保护煤柱宽度不合理而出现破坏,为此提出了基于采动应力边界线的顶板巷道保护煤柱宽度设计方法。按照此方法设计的平顶山一矿31010工作面顶板乘人巷保护煤柱宽度应为158 m。     

关键层位置与采高对支承压力影响规律的研究及应用

工作面超前支承压力不仅受采高影响,与覆岩关键层位置也密切相关。通过理论分析和UDEC2D数值模拟的方法研究了采高和关键层与煤层的距离对超前支承压力的影响规律。结果表明:在关键层厚度保持不变的前提下,关键层与煤层的距离一定时,采高越大,工作面超前支承压力峰值越小,峰值位置距离煤壁越远;采高一定时,关键层与煤层的距离越近,工作面支承压力峰值越大。当关键层与煤层距离大于一定值后,关键层对工作面支承压力峰值基本无影响。该结论对于超前段巷道的支护以及瓦斯抽采钻孔的优化布置具有一定的指导意义。