浅析条带充填开采煤柱宽度和开采宽度的确定

本文通过对条带充填开采煤柱载荷和煤柱强度的理论分析,提出了条带充填开采所需留设的合理煤柱尺寸及开采宽度。理论,试验研究和开采实践证明,条带开采充填采空区能够降低采面周围的支承压力,开采后工作面周围的应力分布较长壁全面开采更为均匀,这种开采方法被广泛的应用于“三下一上”采煤之中。条带开采方法就是将煤层块段划分成比较正规的条带形状,采一条留一条,保留的条带煤柱能够承受上覆岩层的部分载荷。在采留宽度合理的条件下,可以减少由于煤层开采引起的矿山压力,避免或减小底板突水的发生,地表只发生轻微均匀的移动和变形。煤柱的强度及稳定性受多方面的因素制约,如煤的抗压强度,煤柱尺寸大小,形状及采空区顶底板的管理方法等。在煤柱尺寸及形状一定的条件下,煤柱的承载能力不仅受到煤的抗压强度的限制,而在更大程度上煤柱强度取决于煤层侧向变形阻力和煤层沿着与顶底板岩接触上的磨擦阻力。试验结果表明(1)在煤柱内部处于三向受力状态时,它能承受200mp2的应力,而在煤柱外边缘的单向抗压强度仅为5~40mp2;(2)在宽高比相同时,长方形煤柱比正方形煤柱的强度高40%,这是因为长方形煤柱的周边较长,从而提供的侧限力较大。增加煤柱的侧限力就能提高煤柱的...     

条带开采保留煤柱宽度和采出宽度与地表变形的关系

应用条带开采进行建筑物下压煤开采,除保证留设煤柱要有足够的强度和稳定性,开采宽度不超过上覆岩层所形成稳定结构(托板、平衡拱、梁等)极限宽度外,条带开采还应保证地表不出现波浪型下沉盆地。以概率密度函数法为基础,从开采沉陷的角度分析了条带开采煤柱宽度、采出宽度和地表变形的关系,得出了条带开采煤柱宽度和采出宽度的最佳匹配计算方法,对条带开采地表移动和变形控制具有一定的借鉴意义。图6,参10。     

条带煤柱稳定性分析

影响条带煤柱稳定性的因素是多方面的，结合东风煤矿太矿条带开采实践，现从以下几方面对实验条带开采极薄层17、20、21煤条带煤柱的稳定性进行分析和评价。     

非均匀条带开采煤柱稳定性及地表变形规律分析

采用理论分析及数值模拟相结合的方法,分析了非均匀煤柱条带开采中的煤柱稳定性及地表变形规律,并与常规均匀条带开采进行对比。结果表明:条带开采中,煤柱受力存在明显的不均匀性,最中间的煤柱受力最大,两侧煤柱受力较小,塑性区宽度也稍小于最中间煤柱。随着最中间煤柱宽度的增加,所受应力逐步降低,煤柱弹性承载区面积逐步增大,煤柱的稳定性增加。从系统论的观点出发,要提高整个煤柱系统的稳定性,可以提高最容易发生失稳破坏的最中间煤柱的稳定性。同时,地表沉陷值从480mm减少为420,400mm,煤柱的冲击倾向性也降低。因此,非均匀煤柱条带开采有利于提高煤柱承载系统的稳定性,减少地表沉陷及冲击地压的发生。     

五阳矿西部扩区建筑物下压煤二次条带开采研究

针对五阳矿西部扩区建筑物下压煤资源需迫切回收的技术难题,结合五阳矿西部扩区的地质条件和条带开采实际,采用理论分析和数值模拟的研究方法对二次条带开采的可行性进行了系统研究,提出窄煤柱沿空掘巷的二次条带开采方案.结果表明:在条带开采地表移动变形稳定后对遗留煤柱进行二次条带开采是可行的;二次条带开采合理的采宽为40 m,留宽为55 m;二次条带开采后地表移动和变形值增大,但对建筑物的损坏仍然处于Ⅰ级损坏之内,遗留煤柱仍能长期保持稳定.二次条带开采为建筑物下压煤开采寻求到一条新途径.     

条带开采煤柱合理宽度的确定方法

条带开采是"三下"开采中的一种重要采煤方法。合理条带煤柱宽度的留设不仅能提高煤炭采出率,而且能有效地保护地面设施。文中通过对煤体极限强度和煤柱屈服区宽度模型的分析,推导出条带煤柱合理宽度留设的计算公式,确定出了在煤层地质条件参数M,H和煤岩物理力学参数γ,φ,c,μ一定的条件下,条带采宽D是影响条带煤柱合理宽度留设的主要且可控参数,并运用于工程实践,取得了较好的效果。     

条带设计弹性理论的复变函数模型

条带开采是解决当今日益严重的村庄建筑物压煤问题的主要措施之一，本文根据不同的地质情况，分析了条带煤柱在上覆岩层自重应力作用下，条带的受力形式及保持稳定性所需的条件，采用连续介质力学理论，探讨了条带开采时需留设的合理条带尺寸，以弹塑性力学为基础，使用弹性理论的复变函数方法计算了条带开采时空区周围的应力分布，进而推导出在特定的地质条件下，条带开采时所需留设的煤柱宽度的理论公式，该理论公式经实践证明能满足现场要求。     

条带开采中含弱面的煤柱尺寸设计

针对在条带开采煤柱尺寸设计中大多数是采用强度稳定性分析的方法，而没有考虑弱面对煤柱稳定性的影响，由于弱面的存在，煤柱常常会因抗剪强度不够而产生剪切破坏等问题。采用分析计算的方法，根据煤柱弱面的剪切强度来设计条带开采煤柱的尺寸。首先采用有效区域理论计算了煤柱载荷；然后，由莫尔应力圆理论和库伦准则得出了含弱面的煤柱所能承受的极限载荷；最后得出了保留煤柱宽度的计算公式。研究表明：煤柱侧向压力对其强度和稳定性影响很大，当煤柱强度不足时，应采取调整煤柱位置、加大煤柱宽度和进行充填等措施来提高其稳定性。     

煤柱群稳定性综合指数法与模糊评价法综合分析

为了研究小条带开采采空区内遗留大量煤柱群的稳定性,分析采空区上部煤层正常开采的可行性。根据煤柱群稳定性受多种因素综合影响的特点,在建立定量与定性评价指标体系的基础上,提出综合指数法与模糊评价法综合分析的方法。充分利用专家经验和知识的同时兼顾所评价对象的实际测量数据信息,提高评价结果的准确性与科学性。对虎龙沟矿8#煤层采空区煤柱群稳定性评价结果表明,该矿小条带煤柱群属于稳定性较好等级,可以进行采空区上部5#煤层的正常开采。     

坚硬顶板煤层条带开采的采留宽度

针对坚硬厚层顶板煤层采用长壁开采容易形成大面积悬顶的问题,根据黑龙江省某矿地质条件,采用理论计算和数值模拟方法,研究了条带开采的合理采留宽度。结果表明,该矿条带开采采出宽度为30 m,煤柱留宽为21.73 m较为合理,条带煤柱稳定性较好。理论计算和数值模拟结果一致,为避免顶板大面积垮落、保护地面建筑物安全和矿井生产安全提供了依据。     

多次动压下近距离煤层群覆岩破坏规律研究

应用不连续变形分析(DDA)方法模拟分析了邻近工作面开采和本工作面开采对上覆岩层及留设小煤柱的变形影响规律,再现了上覆岩层、留设煤柱及巷道的变形破坏过程,获得了小煤柱巷道在多次动压影响下的变形量、应力分布和破坏范围.随着开采的推进.工作面的上方会形成半椭圆形的应力场,由此可预测采空区上覆岩层的离层及关键层的形成.当下煤层开采通过邻近上煤层所留设煤柱对应位置时,留设煤柱所承受的载荷最大,在回采过程中可产生很大的应力释放,导致上覆岩层有大范围的离层,并由此引发地表大面积沉陷.此时要注意防范诸如冲击地压及地表沉陷地质灾害事故的发生.     

深部动压影响条件下巷道矿压显现规律研究

某煤矿进入深部开采后,矿压显现特征明显,巷道受动压影响剧烈,变形严重,给巷道支护、煤柱留设等工作带来了很大的困难。针对这一问题,以该矿深部开采条件为背景,通过现场观测的方法研究下部煤层工作面开采对邻近采区工作面回采巷道的影响规律。总结出了深部动压影响条件下巷道的变形特征,并对其影响范围进行分区,为深部动压影响条件下巷道的合理布置、支护设计、煤柱留设等工作提供了依据。     

条带采煤法的计算机模拟分析

借助ADINA程序对“采18留18”和“采6留6”两种条采方案的模拟计算.获得了两种方案条带煤柱和开采条带覆岩的应力分布规律、弹塑性状态,并分析、评述了其破坏特点.     

深井采空区宽条带煤柱受力状态研究

为研究深井采空区宽条带煤柱受力状态,对唐口矿千米深矿井宽条带开采采空区煤柱受力状态进行了实际观测和分析.结果表明:距煤柱边缘6～8m区域为压力峰值区,距边缘10m区域承载附加应力较小;在锚网带支护系统作用下,煤壁边缘并不完全坍塌垮落;越靠近煤柱内部,其实际支撑能力越大,在距边缘1m区域的煤柱实际强度约为10.2MPa;深井覆岩外应力拱所需承载的覆岩重量要比浅井大得多,煤柱外应力场峰值和影响范围都明显大于浅井.     

弹性地基双跨梁的受力和变形分析

条带开采或利用歼石充填置换条带煤柱开采技术是实现绿色开采的重要技术。考虑到两侧煤体和中间煤柱（或回填柱）的弹性,采场上覆岩层中关键层的力学模型应简化为两端为半无限弹性地基支承、中间有弹性支座的多跨梁,利用弹性地基梁理论,推导了中间有一个弹性支座的弹性地基双跨梁的内力及变形方程的解析解,分析了梁的最大弯矩值及其位置与梁的跨度、相对刚度和载荷之间的关系。     

孤岛煤柱动压现象预测与防治技术研究

对特殊条件下形成的＂类三角形＂孤岛煤柱的动压现象的成因进行了分析,根据其成因进行了针对巷道和工作面的动压现象监测,并通过对监测内容和数据的分析,采取了相对应的巷道掘进期间和工作面采动期间对煤柱造成的动压现象的防治措施。     

条带开采采场应力分布规律的光弹性实验研究

应用光弹性模拟实验方法，对条带开采煤层顶底板及条带煤柱的应力分布规律进行了深入的研究，得出了随着煤层倾角的变化条带采场应力场及应力集中转移规律。     

密集建筑物下首采区条带充填开采方法研究

根据密集群建筑物下首采区煤层赋存的特点,确定采用条带开采采煤方法,同时,采用概率积分法,研究了不同回采率和采煤方法对地表移动特征的影响,采用超高水材料充填开采回收条带煤柱的方法,提高了煤炭资源回采率,为其它类似矿井提供借鉴。     

条带煤柱设计中极限平衡理论的修正应用

随着采矿工业的局长，我们必须面对如何在人口密集地区进行煤矿地下开采的问题，采用条带开采无异是目前较好的解决方案，进行条带开采首要解决的问题是如何确定条带设计的理论公式。本文采用连续介质理论，探讨了条带开采时所需留设的合理条带尺寸，以弹塑性力学为基础，结合应力平衡微分方程和库伦准则求出了保留条带煤柱的应力极限平均区宽度及其理论公式，理论公式经实践验证能满足现场要求。     

柴里煤矿309孤岛(煤柱)工作面采场矿压显现特点及予测予报效果

孤岛(煤柱)工作面的开采(回收)是煤矿生产中难以避免的问题。综观国内外孤岛(煤柱)工作面的开采情况,虽然有大量安全开采的实例。但此类工作面的回采,出现顶板事故的概率却是很高的。至今,对此类工作面开采全过程的观测资料极少。所以既难以总结成功的经验,也难找出发生顶板事故的教训。本文介绍了枣庄矿务局柴里煤矿309面开采全过程的矿压实测资料,以供参考。本文的要点是: 1、柴里“309”工作面是一个由“跳采”采序所形成的四面采空的孤岛煤柱,共压煤四十万吨。本文介绍了实测到的矿压显现情况,可以使我们从实际资料中,增进对孤岛工作面开采特点的了介。 2、实测证明,采场顶板来压予测予报是予防及对付孤岛煤柱顶板可能“突然”来压的有效手段。本文所举实例,说明了这种事故的威胁性以及防治它的过程。 3、孤岛煤柱工作面不同方向支承压力的迭加,是孤岛面开采中的一个重要特点。其迭加区的范围与孤岛面的采空侧数目及位置紧密相关。文中图5、6介绍了309工作面支承压力迭加的具体情况。图中的数量增长关系。有助于增进我们对此现象的理介与认识。 4、309面支承压力的分布特点,及其内外应力场的分布位置严格受308、3010、303等已采空面内老塘冒落情况及老顶悬露面积大小的控制。309面上曾出现的两次较大的动压冲击,就是308、3010面采空区顶板冒落影响到309面的结果。 5、从309面的实践看,在四面采空的条件下,从巷道维护的角度出发无煤柱护巷是有利的,而且,沿空送巷是经济可靠的。柴里煤矿309孤岛工作面的矿压观测。