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。     

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。     

条带煤柱开采动压现象预测与防治技术研究

针对3200采区条带煤柱工作面的开采,分析了条带煤柱面开采动压现象的成因,通过数值模拟和现场实测掌握了矿压的基本参数,进行了条带煤柱面动压影响下围岩变形破坏和能量积聚规律的研究分析。     

条带充填置换条带煤柱技术研究

提出并阐明了采用条带充填开采置换条带煤柱的基理,分析了影响置换充填开采的关键因素,从充填体宽度、强度及充填方法方面研究了最佳充填开采模式.研究结果表明：条带充填体置换煤柱过程中,条带充填体起到“桥墩”作用,合理设计“桥墩”的支撑强度、宽度及充填方法以控制“关键层”运动幅度,是实现矿山压力的平稳转移和覆岩运动有效控制的关键;采场“关键层”的沉降量与“桥墩”的弹性模量E和宽度D密切相关,通过研究“关键层”的沉降量及充填成本与“桥墩”的弹性模量E和宽度D的关系可以确定最佳“桥墩”的弹性模量E和宽度D;采场的安全系数θ由充填体强度σt与宽度D决定,通过研究安全系数及充填成本与充填体强度及宽度的关系可以确定最佳充填体强度.     

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。     

高速公路保护煤柱开采方案可行性分析

针对高速公路保护煤柱的煤炭资源回收问题,结合高速公路行车的特点及路基沉降要求,分析了开采对高速公路的影响,给出了路基允许移动与变形范围.结合现场实际条件,提出按不同下沉量的六种条带开采方案回收保护煤柱,利用概率积分法进行地表移动与变形预计.选取最优方案的原则是开采后地表移动与变形符合允许范围,同时煤炭回收率最大,分析预计结果得出第二方案为最优方案.该成果对高速公路保护煤柱开采具有一定的参考价值和理论意义.     

浅埋厚煤层分层开采合理隔离煤柱尺寸模拟研究

应用相似材料模拟，配合数值计算分析，通过对活鸡兔煤矿厚煤层分层开采区段隔离煤柱的稳定性研究，确定了合理的煤柱尺寸。研究表明，采用相似材料模拟与数值计算相结合的方法，仍是进行复杂矿山工程定性和定量研究的有效手段。     

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。     

条带开采地表岩移观测设计

针对建筑物下条带采煤地表移动的监测进行了详细设计,对采煤给建筑物带来的变形、沉降和次生灾害的监测、预防提供了数据与技术支持。     

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.     

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。     

宽厚煤柱的稳定性研究

文章从理论上推导出了三维应力状态下估算煤柱塑性区宽度的理论公式。从系统论的角度提出改善煤柱稳定性的新思路，即从提高稳定性最差的煤柱来改善整个煤柱系统的稳定性，并从材料和结构两个方面给出评价煤柱稳定性的指标。通过正交设计，利用FLAC软件模拟，给出煤柱稳定性最优的方案。     

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。     

浅埋厚煤层分层开采合理隔离煤柱尺寸模拟研究

应用相似材料模拟,配合数值计算分析,通过对活鸡兔煤矿厚煤层分层开采区段隔离煤柱的稳定性研究,确定了合理的煤柱尺寸.研究表明,采用相似材料模拟与数值计算相结合的方法,仍是进行复杂矿山工程定性和定量研究的有效手段.     

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。     

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。     

采煤工作面内及区段间煤柱宽度的理论计算

铜川某区在特定的地质、采矿条件下,经开采实践证明,若工作面长度为80m,则其连续推进不应超过400m,否则地表建筑物将遭到破坏。为了解决这一矛盾,可通过留设面内煤柱和区段间煤柱的方法给予解决。本文采用威尔逊理论公式计算得出该矿面内煤柱宽度为70m,区段间煤柱宽度为40m。通过Flac3d数值模拟软件验证后,发现该矿区在留有这两种煤柱宽度的条件下进行开采,地表破坏等级小于1级,符合要求。从而为该矿在开采过程中留设煤柱提供了一种计算思路,对矿区安全生产和环境保护有着积极的意义。     

大采高综采面矿压显现规律及煤柱宽度优化研究

针对复杂地质条件下大采高综采工作面矿压显现及煤柱留设问题,以赵庄煤矿3号煤层5302工作面为研究对象,通过现场实测方法,揭示复杂地质条件下软煤层大采高开采的矿压显现规律及工作面合理煤柱宽度。研究结果表明:工作面基本顶初次来压步距为15.4~25 m,平均为21.4 m;来压期间支架平均工作阻力为5842.175 k N。基本顶周期来压呈分段局部来压,来压步距一般在5.3~13.7 m左右,平均为8.9 m;来压期间支架工作阻力平均为5588.23 k N。根据数值模拟及现场观测数据确定5302工作面合理净煤柱宽度不应小于40 m为宜。