漳村煤矿2502工作面过X12陷落柱方案的探究

针对漳村煤矿2502工作面X12陷落柱情况,本文运用FLAC3D数值软件模拟对工作面推进过程中陷落柱变形及煤层中应力变化情况进行了研究,研究结果表明：随着开采的进行,逐渐出现了较明显的应力集中现象。在过陷落柱期间,工作面顶板的破坏范围大约在54m,而底板的的破坏范围大约在22m。开采到距陷落柱35m时,采动作用对陷落柱开始作用。对过X12陷落柱进行可行性分析得出,采用采煤机截割与放炮破碎相结合的方式强行通过。工程实践表明,该方案保证了工作面的连续推进,不仅有效的控制了陷落柱对生产的影响,提高的煤炭资源的回收率,而且能为以后的工作面过陷落柱提供技术指导。     

陷落柱对W矿3#煤层底板破坏和隔水性能的影响

为了评估陷落柱对煤层底板的危害,运用数值模拟对所选取的W矿3#煤层进行了分析。根据柱状图,建立了一种计算模型,采用RFPA2D模拟了采场推进时煤层底板的破坏情况,估算了底板破坏深度。结果表明：随着回采工作面的推进,矿压和水压造成的顶板的破坏高度逐渐增加;工作面推进到150 m前,覆岩破坏没有发展到关键层1;随着回采工作面的推进,矿压和水压造成的底板的破坏深度也逐渐增大,工作面推进到135 m时,底板的破坏深度不再发生明显的变化,此时底板破坏深度大约16 m。工作面推进到150 m时,泥岩层尚未贯穿,成为隔水关键层,底板不受含水层的影响。另外,研究表明：贯穿煤层和达到煤层的陷落柱对底板破坏的影响比未达到煤层的陷落柱对底板破坏的影响大。     

陷落柱影响采场围岩破坏的数值模拟分析

针对岱庄煤矿4325工作面在掘进过程中揭露一岩溶陷落柱的情况,结合以往研究成果和工作面实际情况,利用FLAC3D数值模拟软件建立三维模型,对工作面距岩溶陷落柱不同距离的垂直应力和水平应力进行模拟,分析得到：该工作面垂直应力、水平应力均小于地应力的正常值;由于岩溶陷落柱的存在,使应力应变分布极不均匀,陷落柱附近顸板应力在垂直方向的作用范围在40～50m．远离陷落柱其影响逐渐减小,但对底板岩层的最大破坏深度为25m。     

邢东矿1121工作面甩陷落柱开采技术研究

邢东矿1121工作面内存在陷落柱,经探测分析该陷落柱长轴24m,短轴14m,为保证矿井正常生产,最大限度减少资源损失,决定甩掉陷落柱,采取补掘新切眼及配巷,剩余面形成新的生产系统,在新面推进的同时安排工作面陷落柱段撤架并进行新切眼支架的安装,保证了矿井正常生产.     

瞬变电磁法在探测永明煤矿地质构造中的应用

在以往煤层开采过程中,曾发生多起奥灰水突水事故,其导水通道多为断层、陷落柱等构造。因此,在下组深部煤层开采过程中,查明工作面内部构造的发育情况,对工作面水害治理至关重要。陕西永明煤矿有限公司3311工作面内部断层发育,且矿井其他区域已揭露陷落柱,因此采用瞬变电磁法对工作面进行探查。根据3311工作面瞬变电磁法不同深度电阻率分布图,对比分析其他矿区工作面内部陷落柱发育的电阻率分布图。结果表明:在同一位置并没有出现明显的圆形或椭圆形形态特征,判断3311工作面内部发育陷落柱的可能性不大。     

无线电坑透技术在3301工作面的应用

随着矿井开采范围逐年延深,地质条件越来越复杂,严重影响矿井生产。通过对3301工作面进行电磁波坑透探测对深部煤层、构造、水文地质、陷落柱等进行勘查,查明工作面内构造的发育程度和煤层厚度变化等情况,为工作面回采提供较为可靠的地质资料,为安全生产提供保障。     

小保当矿2~(-2)煤大采高综采面支架工作阻力确定

小保当矿2-2煤层部分区域拟采用7.5 m大采高综采面,在我国尚属首例。通过相似材料模拟实验,对工作面开采进行了研究,结果表明:覆岩中坚硬岩层形成的"悬臂梁"与"砌体梁"动态结构交替出现,造成顶板大小周期来压现象,工作面来压频繁剧烈,平均周期来压步距为17.72 m,支承压力峰值出现在距煤壁12~24 m位置处,煤壁压剪破坏区范围增大、破坏程度加剧,易片帮,覆岩运动最终波及至地表。综合计算分析和实验结论得出,支架选用5.15 m×2.05m,工作阻力22 000 k N(压强为2.08 MPa)的两柱掩护式支架进行支护,可以满足安全生产要求。研究结果对小保当煤矿开采具有指导作用,对相似矿井具有借鉴意义。     

许厂煤矿3336工作面煤层开采覆岩破坏并行电法监测研究

在许厂煤矿3336工作面推进综放开采期间,由于覆岩破坏过程是随着采掘工作的推进而动态发育的,为保证工作面的安全开采,利用直流电并行电法对断层活化导水情况进行动态监测,通过并行电法CT成像监测技术进行实时监测覆岩破坏规律,随着工作面的不断推进,监测区内的岩体变形破坏阶段性明显,分析得出不同时期该煤层开采破坏后导水裂缝带高度范围为40.7~43.8 m。     

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。     

7～9m急倾斜厚煤层Z型通风工作面的矿压显现规律

根据长沟峪煤矿煤层地质条件,结合7~9 m急倾斜厚煤层Z型通风工作面整体悬移组合支架的工作阻力变化特点,对开采块段顶板压力变化情况进行现场观测与数值模拟分析。结果表明:Z型通风工作面运输巷道和回风巷道的超前加强支护范围为距离工作面12 m范围;回风巷道应力集中区域为工作面上方6 m范围;合理的区段放煤高度为14 m。现场观测与数值模拟结果相符,为同类煤层顶底板移动规律及开采方法研究提供了依据。     

长臂充填开采上覆岩层移动规律数值模拟

针对王河煤矿10903工作面在开采过程中引起地表下沉问题,用RFPA2D软件对不同弹性模量充填材料下的充填开采和全部垮落开采进行数值模拟,模拟了全部垮落法开采时岩层破坏和裂隙分布情况,全部垮落法随工作面推进关键层及地表下沉情况;不同弹性模量充填材料下的充填开采随工作面推进关键层及地表下沉情况.结果表明：全部垮落法开采会引起地表的塌陷,而充填法能有效控制关键层弯曲下沉量和地表沉陷.充填体弹性模量从1 GPa增加到5 GPa时,工作面前方垂直应力集中程度逐渐降低,关键层下沉量逐渐减小,最大下沉量从510 mm 减小至285 mm.最后通过地表沉陷观测验证了充填材料配比和数值模拟计算的合理性.     

浅部隔离煤柱对覆岩运移的控制及其合理留设

为了揭示西部浅埋工作面沿倾向方向开采时隔离煤柱对覆岩运移的控制作用,以大柳塔煤矿为工程背景,采用相似材料模拟试验方法,分析工作面开采中隔离煤柱对覆岩垮落、移动变形的控制作用及其应力变化特征,并确定煤柱的合理留设。研究结果表明,采区倾向方向上,由于工作面间存在隔离煤柱,各工作面开采会形成彼此独立的垮落带,隔离煤柱有效地分隔了相邻工作面垮落空间的横向贯通和纵向扩展,隔开了相邻工作面上覆岩层沉降曲线;覆岩垮落高度与工作面倾向开采长度密切关系,非充分采动较充分采动时覆岩垮落高度明显降低。在煤层开采过程中,留设30 m宽的1^#~4^#煤柱处于稳定状态,但3^#、4^#煤柱安全性较低。理论计算出了2^-2煤和5^-2煤合理煤柱宽度分别为18.6 m、24.5 m,得出了避开煤柱集中应力与控制地表均匀沉降的上下煤层煤柱最佳错距为95.5 m。     

保护层开采过程中围岩应力演化规律研究

分析了冲击煤层上保护层开采过程中围岩应力演化规律,研究表明：在工作面开采前方0～20m范围煤岩体内纵向压力处于增长阶段,应力集中系数达到2.0,在20～60m为纵向压力逐步恢复阶段,应力集中系数达到1.7,应力集中峰值出现在工作面前方5m处左右,工作面开采50m之后,超前支撑压力有规律的呈现两次应力集中和两次应力释放现象;分析了保护层采空区及工作面下覆不同垂直高度处围岩应力随煤层开采进度演化规律,指出采空区纵向应力随采空区深入,呈现逐步增大趋势,在采空区两侧下方被保护层应力值升高幅度要大于其中间区域,保护层工作面的压实作用传递到被保护层工作面在空间上稍微滞后,这个滞后的距离在30～40m之间。     

高瓦斯矿井复合顶板综放工作面支架选型

本文主要以山西兰花集团大阳煤矿三采区首个综放工作面为依据,通过类比法、经验法、理论计算法科学合理地对3303工作面进行了支架选型,针对工作面顶板、煤壁、初末采、断层、瓦斯及过陷落柱群等可能出现的问题提前采取应对措施,顺利通过了初次来压及X102,X101,X83陷落柱群及X98陷落柱和其伴生的F77正断层,并实现了瓦斯零超限,具有很好的推广意义。     

下伏煤层开采对上方运输巷支承压力 分布的影响

以山脚树矿22189工作面回采对22155运巷支承压力影响为工程背景,根据工作面的工程地质情况及煤层群上下工作面开采关系,分别采用压力测量仪测量的方法和利用FLAC3D软件对采后运输大巷所处位置应力分布情况模拟的方法,研究了山脚树矿22189工作面回采对22155运巷的支承压力分布的影响.结果表明:受22189回采工作面的采动影响,上部22155运输巷前方支承压力大致呈抛物线分布,在距煤壁大约15 m位置处,支承压力达到峰值,并且22155运输巷支承压力峰值稍微滞后22189回风巷压力峰值.     

软岩厚煤层综放开采覆岩破坏特征实验研究

为了探讨软弱岩层条件下厚煤层综放开采的覆岩破坏及矿压显现规律,运用三维相似材料模型实验台对铁煤集团大平煤矿S2S9工作面开采过程进行了实验研究,综合运用内部传感器监测和外部量测来获取模型应力、位移.实验结果表明:在未充分采动前,覆岩裂隙带范围总体趋势是按"梯形"的方式向上向前扩展,在工作面的推进过程中,直接顶初次垮落步...     

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。     

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.     

工作面推进过程中上覆岩层冒落的数值模拟

为了研究在工作面推进过程中上覆岩层冒落情况，基于“支架梁”模型理论、连续介质力学和损伤介质力学原理，采用RFPA^2D分析系统，模拟了岩石从裂纹萌生、扩展直至断裂的全过程，再现了煤层采动中其上覆岩层来压及工作面推进过程中剪应力、岩层下沉的变化规律。结果表明：厚顶对上覆岩层的运动起控制作用，它是该岩层系统中的关键层，另外，随着工作面向前推进，在工作面前方煤壁形成支承压应力升高区，上覆各岩层的下沉量不断增加。