大采高沿空掘巷留设煤柱合理宽度研究与实践

沿空掘巷容易对周围岩层造成二次影响,伴随围岩变形的增大矿压显现强烈,合理的护巷煤柱宽度成为沿空掘巷的关键。为了厘清沿空掘巷的合理宽度煤柱留设,以山西某煤矿为工程背景,利用理论研究与数值模拟相互印证的方法,得出最佳契合现场条件的煤柱宽度。经现场实测,煤柱宽度为8 m时,可有效控制沿空巷道围岩变形量,有利于维护大采高工作面沿空巷道及煤柱自身的整体稳定性。     

深部高地压条件下沿空巷道窄煤柱宽度确定及支护设计

汶南煤矿131106工作面下平巷(下称运输平巷)为深部条件下沿空掘进巷道,受深部高地压及回采动压影响,巷道维护十分困难。通过理论计算与数值模拟研究对窄煤柱的宽度进行合理优化设计,提出了深部高地压条件下沿空巷道高强度锚网索支护设计方案,后期通过刷帮、落底施工,有效控制了巷道的围岩变形,既保障了该巷道在131106工作面生产期间的安全服务,又提高了煤炭资源回收率。     

综放面沿空掘巷窄煤柱宽度及巷道支护参数研究

针对淮南新区13#煤层,应用FLAC软件模拟综放面沿空掘巷留设不同宽度煤柱时围岩位移量的大小,并结合"软"、"中硬偏软"两个具有代表性的煤巷进行的工业性试验,进一步总结出这类煤层综放面沿空掘巷时需留设的最佳煤柱宽度及特殊的支护手段,对这类巷道的锚杆支护技术有参考价值.     

沿空掘巷合理窄煤柱宽度确定与围岩控制技术

进一步掌握沿空掘巷围岩控制技术.以枣泉煤矿12203工作面为研究对象,通过理论计算与数值模拟相结合的方法,确定窄煤柱的宽度为6 m,以沿空掘巷围岩大、小结构的稳定性为理论基础,认为解决沿空巷道围岩稳定问题必须使得围岩小结构与其外部大结构保持相互协调,而保持小结构的稳定性是沿结果表明:空掘巷稳定的根本,根据围岩强度强化理论,采用高强度高预应力锚网索联合支护,并在窄煤柱侧进行注浆加固.经过现场工业性试验,该方法能够有效控制巷道的变形,实现该类巷道的稳定.     

采煤工作面下行布置窄煤柱沿空掘巷围岩支护技术研究与应用

本文结合新泰市汶南煤矿的采煤工作面实际状况出发,详细阐述了支护合理性的观点,为指导相似条件下应用该项支护参数提供了可靠的技术依据。     

沿空掘巷合理煤柱宽度的数值模拟研究

本文结合张集煤矿1112(1)工作面的实际情况为研究背景,采用理论计算得出煤柱的合理宽度,通过运用UDEC数值模拟软件对巷道不同煤柱宽度条件下,巷道两帮应力峰值及应力集中系数进行分析研究,得出适应于工程实际的合理煤柱宽度。     

孤岛工作面沿空掘巷合理窄煤柱宽度模拟

针对孤岛工作面的回采巷道留设大煤柱造成煤炭资源的损失,且较宽的区段煤柱在工作面回采后形成应力集中,影响邻近煤层的开采和底板巷道的稳定的问题.以城郊煤矿2107孤岛工作面回采巷道沿空掘巷为工程背景,采用UDEC数值模拟软件对2107工作面回采巷道不同宽度条件下的围岩稳定进行了分析研究,结果表明:当区段煤柱宽度为4m时,巷道围岩控制能满足工作面安全生产的需要.     

沿空巷道煤柱宽度参数的研究与应用

通过对我矿3246沿空机巷煤柱宽度参数的研究,确定了类似地质条件下的煤柱宽度参数,为今后的采区设计提供了理论依据。     

综放沿空掘巷窄煤柱合理尺寸的数值模拟确定

通过采用FLAC3D数值模拟,分析在不同小煤柱宽度下,综放沿空掘进巷道的应力分布规律及巷道变形规律,选取最优的小煤柱尺寸,为综放工作面沿空掘巷小煤柱合理尺寸的确定提供了参考。     

综放沿空巷道小煤柱合理宽度确定

采用现场实测、FLAC3D数值模拟及理论计算的综合研究方法,对综放采场沿空掘巷的合理布置进行了深入研究。通过对机巷下侧煤体沿倾向应力测试,获得煤体沿倾向应力变化规律;同时采用FLAC3D数值软件分析了不同煤柱宽度(3,5,7,10,15和20m)的应力场、位移场及破坏场特征,获得不同煤柱宽度时巷道力学特征;在现场实测及数值模拟成果基础上,通过计算,得出了区段煤柱的合理尺寸。工程实践表明,该方法确定的煤柱尺寸科学、可靠,为综放回采巷道的合理布置及护巷煤柱参数的合理确定提供了科学依据。     

沿空掘巷区段煤柱合理尺寸的研究

区段煤柱是用来保证相邻两回采工作面回采安全的隔离体。为了保证工作面的安全回采和提高回采率,因此煤柱宽度要求具有合理的尺寸。采用力学计算的方法,建立力学模型,计算应力极限平衡区,并考虑影响煤柱宽度的因素,留设一定范围的弹性核,满足留设的煤柱应有足够的稳定性。最终确定合理的煤柱留设宽度。     

大采深沿空掘巷煤柱尺寸的数值模拟

 为确定适合大采深回采巷道的合理煤柱尺寸,采用数值计算的方法,对留设不同宽度的煤柱进行模拟,分别从巷道围岩的应力分布、变形量及塑性破坏区对煤柱的稳定性进行比较分析.结果表明,煤柱内部应力峰值的分布是确定沿空掘巷窄煤柱的合理宽度重要参考依据,留设的煤柱尺寸应尽量避免应力峰值过高,当煤柱宽度为6—8m时,煤柱所承受的应力峰值不大,顶底板与两帮的位移量较小,此时煤柱较为稳定,便于巷道维护和回采率的提高,同时对煤矿生产安全性给予了保障.本方法的应用对沿空掘巷窄煤柱合理尺寸的确定具有一定的参考价值.     

倾斜厚煤层沿空掘巷合理煤柱宽度确定

依据内蒙福城煤矿1903N掘进工作面工程地质条件,采用理论分析与数值模拟相结合的方法研究确定沿空掘巷时的合理煤柱留设宽度,得出合理煤柱留设宽度为10 m,并在现场应用中创新性提出采用锚索加w钢带预拉力桁架支护系统,应用结果表明支护效果良好.     

复采条带煤柱沿空掘巷稳定性研究

详细分析了条带煤柱复采时沿空掘巷的支护特点。预板锚杆对沿空掘巷的总体稳定性无法起到有效的控制作用,只有提高围岩的强度,发挥围岩的自承能力才能对巷道起到有效的支护作用。针对岱庄煤矿矿2351工作面的具体地质条件确定了具体的支护方式。通过对巷道的支护效果监测分析在该支护方式下,巷道两帮及预板在巷遭开挖初期变形明显,两帮变形尤其是非生产帮变形明显大于项板变形;由于采空区上方顶板跨落倾斜作用于非生产帮外侧,非生产帮2．2m处所受压力大于1．0m处所受压力;巷道掘进完成以后变形和压力仍然有所增加,但最终趋于稳定。研究表明采用高强度左旋连续螺纹锚杆加低松弛预应力错索的联合支护方式能够保证巷道两帮及顶板围岩的稳定性。     

复杂煤层群开采条件下沿空掘巷 合理煤柱宽度的确定

以山脚树矿22155工作面为工程背景,根据该工作面的工程地质情况及煤层群上下工作面开采关系,采用数值分析的方法计算得出22153采空区边缘煤体内部应力集中系数,并依据弹塑性力学理论,提出合理煤柱宽度的计算公式.研究结果表明：通过极限平衡理论计算得到的巷道侧塑性区宽度较直接采用锚杆支护长度更合理;对于复杂煤层群开采条件下,应力集中系数可采用数值分析的方法获取;运用该方法所计算的复杂煤层群开采条件下煤柱宽度经过现场实践检验是科学、合理的.     

窄煤柱沿空掘巷煤柱稳定核区理论研究

阐述了窄煤柱沿空掘巷的实质,运用岩层控制理论,提出窄煤柱沿空掘巷煤柱稳定核区概念,并以煤柱稳定核区的大小作为煤柱稳定性的一个判据,同时给出选取窄煤柱合理宽度的数学公式,并辅以数值计算方法对该理论进行验证.模拟结果证明,选取巷道塑性破坏区半径的4倍范围作为沿空掘巷窄煤柱的宽度是合理的.     

支护强度对沿空掘巷煤柱稳定性影响

掌握沿空掘巷窄煤柱采空区侧已有支护结构对煤柱稳定性的影响.采用FLAC3D有限差分数值模拟方法,研究不同支护强度条件下窄煤柱的变形和破坏规律.研究结果表明:上区段工作面回采和沿空掘巷对煤柱稳定性的影响较大,窄煤柱采空区侧的煤体先于巷道侧进入塑性区,变形量远大于巷道侧;采空区侧的支护结构对限制煤体塑性区扩展的作用不明显,支护强度对煤柱稳定性的影响较小;采空区侧的支护结构很容易失效或强度发生严重衰减,巷道侧的支护结构受采动影响小,护强度对窄煤柱稳定性的影响程度大于采空区侧.     

老顶给定变形下综放沿空掘巷合理定位分析

通过现场观测和理论分析认为,综放工作面采空侧煤体受到老顶以给定变形作用,在煤体边缘形成一定宽度的塑性区.塑性区的宽度与老顶的活动规律、煤层和直接顶的厚度、力学特性有关,运用模尔库仑准则建立了计算塑性区宽度的力学模型,提出了综放沿空掘巷的定位方法,并用于工程实践.图4,表1,参6.     

大采出率条件下煤柱宽度的确定

提出在大采出率条件下，煤柱受弯，压综合作用，根据不同的强度判断准则，推导出相应的煤柱宽度计算方程。     

复采工作面无煤柱开采技术

由于剩余煤层赋存不规则,破碎区较多,复采工作面多存在巷道掘进及支护困难、通风线路漏风系数大、生产系统安全可靠性低的问题.基于沿空留巷工艺,本文提出复采工作面浇筑隔墙无煤柱开采技术:沿工作面新掘巷道煤柱侧浇筑800～1 200 mm宽度隔墙,墙体可隔离破碎区和老空区,杜绝通风线路漏风问题;开发的低成本矿粉混凝土浇筑材料,实测终凝强度大于35.4 MPa,使得每米隔墙可提供31 000 kN以上的支护阻力,并具有一定的主动支撑能力;破碎区段巷道临时支护采用"小间距前探梁+迎头支柱",永久支护采用"工字钢棚+隔墙"支护,显著提高了支护强度和掘进速度;浇筑的隔墙为本工作面创造了较为完整和稳定的生产系统,同时,临近巷道可沿隔墙掘进,实现了无煤柱开采.采用该技术对山西某矿3~#煤层复采工作面进行了方案设计,与传统方案相比,具有更高的安全性和可靠性,并可创造可观的经济效益.