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.     

小煤柱二次动压巷道强力锚网支护技术实践

本文结合山西沁新煤矿2217回采巷道的工程地质特点,分析了二次动压巷道围岩变形与破坏的特征,合理地确定了小煤柱的宽度,在此基础上,以一次性强力支护为原则,提出了该巷道的锚杆支护方案,并在巷道掘进和工作面回采期间对巷道进行了压观测。结果表明,该支护方案有效地控制了二次动压巷道围岩体的变形量,保证了巷道能够满足下一个工作面的使用要求,解决了受两次动压影响的巷道支护难题。     

综放工作面煤柱合理宽度确定及巷道支护设计

应用FLAC3D数值模拟方法对河南某矿31111综放工作面在留设不同宽度煤柱条件下,护巷煤柱的破坏状态、煤柱上的支承压力以及巷道围岩位移变化特征及其变化规律进行了分析研究。根据分析研究结果,并结合该矿实际情况综合考虑,确定了该矿31111综放工作面留设护巷煤柱宽度为10 m,同时对巷道围岩进行了支护设计,确定了巷道支护参数.采用上述技术措施后,工作面煤炭损失量减少了45.5万t,煤炭采出率提高了4%,巷道围岩变形稳定.     

动压影响范围内硐室失稳破坏原因分析

矿井进入深部开采后,围岩发生大范围塑性变形,给巷道支护工作带来了很大的困难。针对这一问题,以某矿深部开采条件为背景,研究了开采对邻近巷道的影响规律。总结出了动压影响条件下巷道失稳原因,并对其影响范围进行分析,为动压影响条件下巷道的合理布置、支护设计等工作提供了依据。     

无煤柱切顶沿空留巷矿压显现规律

为了掌握无煤柱切顶留巷的矿压显现规律并检验巷道支护效果,以澄合矿区董东煤矿50107工作面为研究对象,采用现场监测的手段对无煤柱切顶沿空留巷受采动影响条件下的顶板下沉规律、帮部变形规律及单体支柱受力变化规律进行了实测,并同时对切顶效果、挡矸效果及巷道稳定性进行了分析与评价。结果表明,巷道矿压随工作面的临近而逐渐增大,采动过程中靠近采空区侧的巷道矿压显现程度更为剧烈,表现出明显的非对称性特征,巷道顶板的回转运动是造成巷道非对称矿压显现的主要原因。此外,无煤柱切顶沿空留巷阶段性变化特征明显,初始变化阶段位于工作面后方0～35 m;快速变形阶段位于工作面后方35～75 m;缓慢变形阶段位于工作面后75 m以外,巷道变形及支柱受力均达到稳定状态。巷道矿压显现的主要过程集中在快速变形阶段,需加强对巷道围岩的控制。实践表明,无煤柱切顶沿空留巷采用锚网配合单体支柱的支护方式可行。     

大小护巷煤柱巷道采动变形与小煤柱破坏演化规律

区段煤柱留设尺寸的合理与否直接关系到巷道变形量大小、支护成本与效果。针对微山崔庄煤矿同一工作面不同区段煤柱宽度的具体条件，对不同护巷条件的巷道变形与小煤柱破坏演化规律进行了现场实洲研究。研究成果能充分反映煤柱宽度这一最主要因素对巷道变形的影响。研究结果表明，大小煤柱护巷巷道顶底、两帮变形量具有截然不同的变化规律；小煤柱破坏区域在时间上、空阃上呈现不均匀性，表现出不对称马鞍形破坏演化特征。研究结论对有针对性的巷道支护设计、确定合理的区段煤柱留设尺寸具有重要的参考价值。     

大采高工作面矿压显现规律探讨

1282（3）工作面是丁集矿深部开采首个大采高工作面,掌握大采高工作面的顶板运动规律、矿压显现特征,对于指导后续大采高开采过程中的支架选型,工作面安全生产管理,两巷的加强支护和区段煤柱的留设等意义重大,本文开展了直接顶初次垮落、老顶初次来压、周期来压步距的观测,为后续类似条件下安全管理提供基础数据。     

郭屯煤矿深部工作面支承压力规律和煤柱破坏研究

围绕深部工作面巷道变形问题,对工作面超前支承压力、断层区域支承压力和煤柱变形破坏等方面进行了实测研究。根据顶板下沉和围岩应力变化规律,以巷道观测为基准,建立了以理论分析和实测研究为主的深部工作面矿压观测方案。通过对实测数据的分析,得出了郭屯煤矿深部工作面矿压规律和煤柱变形破坏情况,为工作面安全开采提供了帮助。     

综放回采巷道护巷煤柱合理宽度分析

针对较薄厚煤层综放开采留煤柱护巷回采巷道围岩大变形、难支护的特点,基于弹塑性极限平衡理论分析得出的煤柱合理宽度计算式,以谢桥矿1151(3)综放面回采巷道为研究对象,定性定量分析护巷煤柱宽度合理留设的影响因素及相互间的力学关系.结果表明,提高支护阻力、优化支护参数、加大采空侧对煤柱的侧向约束力是提高巷道围岩和煤柱整体承载能力、保证巷道整体稳定性的有效途径.研究成果为类似条件综放开采留煤柱护巷煤柱合理宽度的确定提供了科学依据.     

迎工作面小煤柱掘巷一体化稳阻支护技术

迎工作面留小煤柱掘巷,在不稳定采空区边缘和强烈的动压作用下如何维护煤体——小煤柱巷道,属于新课题。其支护难度极大,采用传统的支护技术,难以控制围岩的强烈变形,因此开展迎工作面小煤柱掘巷的支护技术研究,具有重要理论和实践指导意义。     

利用卸压巷道技术控制深井回采巷道变形破坏

煤矿深井回采巷道除受围岩压力影响外,还受回采工作面动压及相邻采空区基本顶运动的影响。巷道围岩变形破坏严重,底臌量大,维修困难。结合东海煤矿五采区左十二面回采巷道的地质和地压情况,提出了卸压巷道的解决方法,并分析了卸压巷道解决此问题的原理,对卸压巷道位置、支撑煤柱宽度、让压煤柱宽度、巷道宽度进行了计算。同时,将让压巷道作为回采工作面的排放瓦斯尾巷。东海煤矿的实践表明,该方法取得了很好的效果,卸压巷道在一定条件下可以解决深部巷道的变形问题。     

五沟煤矿防砂煤岩柱高度留设研究

通过计算机数值模拟、相似材料模拟实验及"三下开采规程"等方法研究五沟煤矿1033工作面需要留设的安全防砂煤岩柱高度,并参考实测成果资料,综合确定出1033工作面留设的防砂煤岩柱安全高度及其开采上限标高,通过资源回收、经济评价表明1033工作面提高开采上限的可行性和必要性.为今后的10煤层含水层工作面留设防砂煤岩柱开采提供大量实际技术经验,回收大量煤炭资源,获得更大经济效益,实现矿井安全开采和可持续发展.     

承压因素与Ⅰ类采动等级水体下防水煤岩柱的留设

同类型水体下防水煤岩柱的留设问题一直是采矿工程中研究的热点.在分析淮南煤田潘集矿区、淮北煤田兴隆庄矿区、兖州煤田百善矿区的水文地质条件及突水实例的基础上,针对Ⅰ类采动等级水体下留设的防水煤岩柱不能确保安全生产问题,探讨了含水层承压与Ⅰ类水体下防水煤岩柱的留设问题,提出了相关建议.     

基于突变理论的深部煤柱稳定性

本文针对神华新街矿区盾构工法建设煤矿长距离斜井,研究了深部条件下保护煤柱的自身稳定性。研究发现,根据煤柱不同区域受力特征的差异性,可将其分成弹性核区和边缘塑性区,在此基础上建立了煤柱尖点突变模型,并经推导得到了煤柱的失稳判别公式。通过数值计算(UDEC)分析了深部盾构斜井保护煤柱在开采过程中的稳定状态。试验结果表明,随着煤层的开采能量缓慢释放,120m煤柱自边缘向内部逐渐屈服,并在单侧出现4.5m的塑性区。经公式判别,该工程中保护煤柱可以在深部开采条件下保持稳定,研究结果对相似工程中合理煤柱的留设提供了借鉴。     

煤层倾角对综采工作面支承压力的影响研究

在煤矿开采过程中,煤层倾角的大小对回采工作面的矿山压力显现会产生很大的影响,针对平顶山八矿实际地质条件,利用FLAC3D数值模拟软件对不同煤层倾角的模型进行计算,研究煤层倾角对工作面支承压力的影响规律,为工作面的安全生产及工作面区段煤柱尺寸等问题提供了理论依据。     

边角煤开采在镇城底矿的应用初探

镇城底矿由于断层多且比较发育、煤层顶底帮弱、局部地方低于奥灰水水位超过90m属于带压开采等不利因素形成了很多边角煤地段。该矿南一、东二采区都已进入收尾阶段,由于断层切割、无炭柱的影响留下多处不规则段。此类边角煤及煤柱在采区收尾封闭前如不及时回收,将会丢失。为了延长矿区寿命,尝试采用轻型支架放顶煤工艺进行边角煤回采、窄小煤柱回采及变采长壁式回采,取得了良好的效果。     

东海煤矿深部巷道支护技术

煤矿深部巷道围岩压力大,超过其围岩的抗压强度。同时,采区巷道受动压的影响,巷道围岩变形破坏严重,影响正常生产。课题组采用优化巷道断面设计、加强关键部位支护强度、降低局部围岩应力等措施,使得围岩整体协调变形。现场实验表明,东海煤矿埋深1000m的巷道经受了两个回采工作面的动压影响,围岩受力状态良好,达到了预期目标。     

浅埋薄基岩矿井工作面超前支承压力分布规律研究

通过现场安设不同深度的钻孔应力计对某浅埋深薄基岩煤矿的工作面超前内部应力分布进行了监测。基于采集的应力数据,本文对工作面内部不同深度处超前应力环境进行了分析,给出了该矿工作面煤壁超前应力受采动影响的范围,并给出了煤壁附近顶板发生侧向断裂的范围。该研究结果对矿山灾害的预防有指导作用。     

长壁开采煤柱支承压力及塑性区分布规律

为了研究长壁开采采面面间煤柱支承压力与塑性区分布规律,采用理论推导、数值模拟、现场监测的方法,通过考虑采空区上覆岩土体自重荷载作用下煤岩体的成拱效应,推导了临近采空区侧煤柱顶部支承压力计算式,基于所得支承压力对煤柱进行弹塑性分析,建立临界状态下煤柱弹塑性微分方程并求解,给出了煤柱塑性区计算式.根据玉华煤矿2410工作面工程地质条件,采用ANSYS对不同采深(500～600 m)与采空区宽度(160～280 m)的煤柱塑性区分布规律进行模拟研究,将数值模拟与理论所揭示的规律进行对比,研究理论适应范围;为验证理论的可靠性,进一步对玉华煤矿2410工作面回风巷道煤柱塑性区进行监测,并将监测结果与理论计算结果对比.结果表明:数值模拟揭示的煤柱塑性区分布规律与理论反映出的规律一致,同时发现在大采宽条件下计算出的煤柱最大塑性区宽度与模拟结果吻合度较高.现场监测结果进一步验证了计算理论的可靠性.研究结果给出了大采宽下长壁开采时综采工作面面间煤柱顶部支承压力分布以及最大塑性区宽度计算式,可为煤柱设计提供依据.