用影响椭圆法确定建筑物保护煤柱

把引起地表点移动的地下开采范围视为椭圆形区域，提出用影响椭圆法留设建筑物保护煤柱的基本原理及其具体步骤。通过实例表明，该法适应于各类受护边界形状及基岩和煤层标高变化较大情况下的保护煤柱留设，是确定矿区建筑物保护煤柱的新方法。     

应用PB—700计算机设计地面建筑物保护煤柱

应用ＰＢ－７００计算机设计在煤层产状变化条件下地面建筑物保护煤柱．着重叙述：沿煤层下山方向岩层移动角β的确定方法；煤层底板等高线的描绘原理；及用计算机自行计算和直接绘制保护煤柱边界图的源程序，并举例说明其应用．     

应用垂直剖面法圈定保护煤柱边界

煤矿在井下开采过程中，局部区域的上部各种建筑物和构筑物会受到煤层采空区上覆岩层移动造成地面变形而破坏，因此，留设保护煤柱是常常遇到的一项技术工作。本文应用《垂直剖面法》理论，结合漳平煤矿医院实际圈定了井下保护煤柱边界。     

复杂建筑群下煤柱留设的优化设计研究

为解决建筑群下压煤问题,针对现有矿区保护煤柱留设方法的局限性,提出利用矩形分块垂直剖面法留设保护煤柱,并结合实际地质采矿条件,给出了煤柱尺寸的计算公式,提出了角点煤柱的优化设计理论。研究表明,这两种方法可依据受护对象的保护等级和开采煤层厚度等因素,合理确定地面工程保护煤柱的范围,既保护了敏感目标,又大大解放了"三下"压煤量,使保护煤柱的设计更加合理。     

上山保护煤柱应力传递规律解析

为研究煤层下行开采过程中上山保护煤柱应力传递规律,防治深部开采中煤柱支承压力向下传递形成应力集中引起的动力灾害,采用理论分析和数值模拟方法,基于弹性力学原理推导上山保护煤柱应力传递规律函数,并应用于某矿煤柱应力传递;运用FLAC~(3D)数值模拟某矿1~#煤层遗留煤柱对2~#煤层巷道掘进的影响.研究结果表明:上山保护煤柱力学模型包括大煤柱和小煤柱2个部分,煤柱垂直应力传递具有扩散和衰减作用;2~#煤层处于煤柱下方时,煤体应力为19.93～22.39 MPa,垂直应力增量峰值为3.13 MPa,高出原岩应力13.6%,增大了动力灾害发生的危险;煤柱对2~#煤层影响范围为进煤柱前100m到出煤柱后100m.研究结论揭示了上山保护煤柱垂直应力传递规律,有助于防治由煤柱支承压力集中引起的动力灾害.     

近距煤层开采巷道保护煤柱实验研究

利用相似材料模拟实验，通过对近距离煤层在不同开采条件下巷道围岩变形及压力分布特征的分析，研究了保护煤柱合理尺寸及支护设计主导因素     

断层煤柱尺寸对地表建筑物影响分析

由于王楼煤矿二采区受多断层影响,采区上方又有一个村庄,为最大限度地回收资源和降低对上部建筑物的损坏,通过岩体宏观结构调查分析及相关实验研究提供的岩石力学成果,综合确定岩体力学参数;考虑到尺寸效应和地质构造面的影响,利用FLAC~(3D)模拟开采过程中预留不同尺寸断层保护煤柱,研究地表沉陷及地表建筑物的损坏情况。模拟结果表明:随着保护煤柱宽度的增加,地表水平、倾斜变形和曲率都逐渐减小,建筑物的损坏程度也逐渐降低。断层保护煤柱为25m时,地表水平变形为2.8mm/m,倾斜变形为1.9mm/m,曲率为0.18×10~(-3)/m,符合我国砖混结构建筑物的损坏等级评判标准,能有效避免地面建筑物的损坏。     

基于地表变形预计的矿区保护煤柱留设方法

针对不同开采条件下地表移动角参数的不确定性和现有的矿区保护煤柱留设方法的局限性,将引起地表点移动的地下开采范围视为椭圆形区域,以受保护对象的临界变形指标为依据,应用随机介质理论的概率积分法确定影响椭圆的半轴长度.通过绘制受护边界各角点处的影响椭圆及相邻椭圆公共外切线的方法,确定建筑物保护煤柱边界.实例应用表明,该方法可依据受保护对象的保护等级要求和开采煤层厚度等因素,合理地确定各种地面工程的保护煤柱范围,提高了保护煤柱的安全可靠性.     

近距离煤层房柱区煤柱底板应力传递规律

采用理论分析和数值模拟的方法,以陕北煤田韩家湾矿近距离煤层2~(-2)煤和3~(-1)煤为研究对象,对煤柱的应力分布及传递规律进行研究。结合煤层具体赋存条件计算煤柱的塑性区宽度,分析韩家湾矿残留煤柱支撑能力。对4种尺寸的煤柱应力在底板中的分布规律进行力学分析,得到不同尺寸煤柱在底板各深度的应力曲线。运用FLAC~(3D)软件对韩家湾煤矿2~(-2)煤房柱区留设的4种尺寸的间隔煤柱应力分布进行模拟,得出不同尺寸煤柱应力在底板岩层中的分布图。结果表明:残留煤柱承载着上覆岩层的重量,沿煤柱中心线向下传递到底板岩层中,呈半椭圆型分布,在煤柱下方形成应力增高区,应力以中心线为轴向两侧形成对称分布;煤柱应力在底板岩层中的传递与煤柱的尺寸大小有关,煤柱尺寸越大,应力在底板岩层中向下传递的越远、分布范围越广;下煤层开采进入14 m煤柱下方边界时,受双重应力作用,易引起顶板整体切落,对工作面造成的安全隐患较大。     

大采高工作面区段煤柱合理尺寸的数值模拟

为了解决长平煤矿大采高工作面区段煤柱留设的合理尺寸问题,以长平煤矿4 305工作面为例,采用有限差分程序对不同工况下煤柱应力场分布规律进行了仿真研究。得出了煤柱应力分布呈"马鞍型"和弹性核演化过程中煤柱尺寸的相应范围,与理论计算结果相比较,确定长平矿大采高工作面的煤柱尺寸为30~40 m,为矿井下一步煤层开采区段煤柱合理留设提供了依据。     

门城煤柱动静态应力数值模拟分析

本文通过有限元数值模拟计算,对门城煤柱内应力分布规律,应力的流变特性、煤柱内的现应力状态、峰值压力的大小和位置,开采不同煤层时所留刀柱的尺寸及对另一层煤的影响等进行了探讨。     

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...     

成庄矿3~#煤层防水煤柱留设FLAC3D数值模拟研究

针对成庄矿3#煤层防水煤柱留设研究,结合以往研究成果和3#煤层底板实际情况,利用FLAC3D数值模拟软件采用库仑—摩尔力学模型建立三维模型,对3#煤层顶底板距岩溶陷落柱不同距离的塑性分析和垂直应力进行模拟。由于煤柱尺寸的减小,其煤柱内的垂直应力随之增大。模拟结果为3#煤层的防水煤柱留设宽度为40 m。防水煤柱的留设应保证煤柱本身或顶、底板隔水层厚度足以抵抗临近含水层的静水压力,同时应兼顾压煤量的经济合理性.其研究结果为成庄矿安全开采提供了安全保障。     

采动影响下回采巷道围岩控制技术与区段煤柱尺寸优化

区段煤柱合理宽度直接影响动压回采巷道围岩控制效果。本文针对崔家寨矿5~#煤层E12505工作面地质条件,提出采用锚梁网索联合支护技术控制围岩变形,并对支护参数进行系统优化。继而根据三维应力状态下煤岩体的极限平衡理论,推导出合理煤柱宽度理论值,同时采用FLAC~(30)模拟软件分析不同宽度煤柱受力状况。理论计算与数值模拟结果综合对比,确定了崔家寨矿5~#煤层回采巷道合理支护参数及煤柱尺寸(6~7m)。研究成果为复杂应力条件下巷道围岩稳定性控制、煤柱宽度的合理留设提供了理论依据。     

双重上保护层叠加开采应力分布规律

为获取双重上保护层重叠采动作用下的煤层卸压规律及保护层间的相互影响，以平煤八矿一采区为原型，采用FLAC3D软件模拟了丁、戊组煤层多工作面重叠开采过程。研究结果表明，仅丁组煤层开采时，采区边界煤柱对应范围出现应力集中现象，最大应力值达到19 MPa,影响范围达到下方80 m,不利于被保护层卸压。工作面间区段煤柱最大应力值达39 MPa,但向底板传递范围较小。丁组单独开展卸压区域能够影响至己组，己组煤层应力卸压值约为1 MPa;丁组、戊组煤层重叠开采，当戊组工作面位于丁组煤层区段煤柱下方，同时丁组工作面位于戊组工作面区段煤柱上方，使丁组煤层工作面间区段煤柱应力集中减弱利于卸压，丁组煤层区段煤柱应力值由39 MPa卸载至7.5～10 MPa之间；同时当己组煤层位于戊组单独保护范围时，垂直应力卸压值为2～3 MPa,当己组煤层位于丁戊共同保护范围时，垂直应力卸压值为4～6.5 MPa。     

煤矿工业广场煤柱岩体滑移及其引起立井破坏——兼论本溪彩屯煤矿立井破坏

保护煤柱外开采引起立井的变形和破坏,按其破坏原因可划分为二种类型:保护煤柱尺寸不足引起的变形与破坏;煤柱岩体滑移引起的变形与破坏.本文讨论了工业广场煤柱岩体滑移的机理,建立了滑移模型。在此基础上,提出了判定工业广场煤柱岩体稳定及估算工业广场煤柱滑移趋势的公式,并用实测资料对公式进行了检验.     

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。     

赵庄二号井3~#煤层陷落柱防水煤柱数值模拟研究

运用FLAC-3D软件对赵庄二号井的DX17陷落柱的防水煤柱进行了数值模拟研究。通过留设不同宽度的保护煤柱,分析煤系煤层周围及陷落柱附近塑性区及最小主应力变化情况,得出了陷落柱防水煤柱的合理留设宽度,3~#煤层临近陷落柱开采时,留设70 m的防水煤柱是可靠的。     

多煤层回采留煤柱护巷技术

为解决多煤层回采煤柱护巷巷道的变形破坏问题,以南阳坡矿两个相邻回采工作面为研究对象,在确定煤柱宽度和错开距离的基础上,采用现场监测、理论分析和数值模拟等研究方法,确定出煤柱的合理留设尺寸和巷道支护方法,并最终确定多煤层煤柱的布置方案.研究结果表明:该方法能够有效的控制巷道围岩变形,巷道变形短期内即趋于平稳,且支护成本低,煤柱稳定性好.     

岩溶陷落柱围岩支承压力-渗流演化特征数值模拟

为保证含陷落柱复杂煤层的安全开采,合理确定煤柱尺寸对于此类煤层水害防治至关重要。采用理论分析与数值模拟建立固-液耦合模型计算手段,计算了孔隙水压力与安全煤柱尺寸之间关系,分析了开采过程中围岩支承压力演化过程、围岩变形破坏规律、渗流演化特征等。结果表明:随着陷落柱内部孔隙水压力的不断增加,满足安全需求的煤柱尺寸增加;围岩应力分布特征呈"拱壳"型,拱顶在工作面倾斜上部区域;开采引起的围岩支承压力与陷落柱体侧支承压力存在"增强-降低-再增强"演化过程;支承压力叠加导致工作面围岩产生大量裂隙是陷落柱导水通道产生的主要原因;工作面围岩塑性区分布呈"马鞍形";随着工作面不断推进,渗流影响范围不断增大,渗流轮廓呈梯度型分布,煤柱处孔隙水压力不断升高;综合确定了合理煤柱尺寸。研究结果为现场实际生产提供参考依据。