开滦林西矿深部断层防水煤柱留设研究及应用

为解决开滦林西矿深部断层防水煤柱留设问题,通过分析深部突水机理及开采理论,采用断层勘查工程、水压致裂测试抗拉强度、断层防水煤柱留设计算及数值模拟,确定了7煤、8煤、9煤、11煤、12煤上盘、下盘的断层防水煤柱宽度。模拟结果表明断层上盘煤层开采时底板破坏区和应力区对断层煤柱影响比顶板对其影响大,上组煤开采对下层煤的煤柱留设有影响。     

特厚煤层大采高综放开采区段煤柱留设宽度研究

针对特厚煤层大采高综放开采区段煤柱合理留设的问题,以同发东周窑煤矿为工程背景,采用弹性力学极限平衡法求得煤柱合理的理论留设宽度为20.87～24.08 m,利用工程类比法得到该煤矿上区段采空区煤柱侧严重塑性破坏区宽度约为4 m.运用FLAC3D数值分析软件对四种煤柱留设方案下煤柱内部的垂直应力、塑性破坏特征及巷道围岩的变形量进行剖析,以确定该煤矿区段最合理的煤柱留设宽度.结果显示：窄煤柱受大采高综放开采的特厚煤层和下区段回采双向侧向支承压力叠加的影响容易失稳变形破碎.综合考虑,最终确定该煤矿区段煤柱合理留设宽度为24 m.     

中厚煤层区段煤柱留设宽度理论确定

依据GB50218-94工程岩体质量级别及相应质量定性特征描述,综合考虑顶板完整程度和软硬程度,以及巷道位置、巷道与煤层尺寸等因素,从应用的角度出发将巷道围岩划分成6种组合类型,依据Mohr-Coulomb准则和Kastner方程,确定出了中厚煤层区段煤柱留设宽度的理论计算公式,并应用于东保卫煤矿三采区36#煤层回采巷道布置当中,收到了良好的技术与经济效果,该研究对确定区段煤柱合理留设宽度具有参考作用.     

区段煤柱留设宽度的数值模拟研究

恒晋煤业9103综放工作面位于西一采区。为确定区段煤柱合理的留设宽度,结合该工作面的回采参数及煤岩力学参数,采用FLAC 3D软件,分别对煤柱宽度为5m、7m、9m、11m时进行数值模拟。结合三种情况下数值模拟的围岩应力分布特征和围岩破坏特征,综合分析出:煤柱宽度为9m和11m时,煤柱内有较好的承载能力,但煤柱宽度为5m和7m时,煤柱出现塑性破坏,煤柱所承受的载荷超过其承载能力,故最终确定区段煤柱宽度为9m左右。     

煤柱尺寸留设数值模拟研究

护巷煤柱尺寸是影响回采巷道顶板围岩稳定性的一个重要因素。禾草沟煤矿开采过程中矿山压力比较明显,原设计预留大煤柱,造成较大煤炭损失。基于禾草煤矿煤层地质条件,采用数值模拟软件FLAC3D,建立了煤柱尺寸为6 m、8 m、10 m、12 m和14 m数值模型,模拟研究了煤柱及巷道塑性破坏区范围,沿空巷道应力分布,沿空巷道位移情况。综合考虑塑性区破坏范围、最大主应力、顶板位移值和资源回收等因素,该矿煤柱为10 m时符合经济安全开采要求。     

邹庄矿井F25逆断层保护煤柱合理留设研究

为研究大型逆断层保护煤柱留设问题,以邹庄矿井F_(25)逆断层为工程背景,对该断层切割煤层底板奥陶系灰岩可能导致87采区煤层回采过程中断层"活化"突水情况进行分析,利用FLAC3D软件对留设不同宽度煤柱下应力场、塑性破坏区、断层带附近岩体垂向应力变化及断层"活化"规律进行了研究。结果表明,随着留设煤柱宽度变小,采动应力穿越断层带,在上盘形成应力集中区,垂向应力的演化明显滞后于水平应力;当煤柱宽度减小到20 m时,煤层顶底板表现出不同应力演化特征,且塑性破坏区与断层带导通,从而导致煤层顶断层带先于煤层底断层带"活化",经分析得知邹庄矿井F_(25)逆断层保留煤柱为20 m较为合理,与该矿井实际生产吻合。本研究结果为分析类似工程背景下保护煤柱留设具有一定参考价值。     

浅埋大采高工作面区段煤柱下合理留设宽度模拟研究

本文利用FLAC3D数值模拟软件通过建立模型对不同宽度煤柱下巷道围岩垂直应力、变形及破坏规律进行了研究分析。研究认为:随着煤柱宽度的增大,煤柱应力集中范围越来越小,应力集中系数越来越小,逐渐呈现均匀承载现象,同时巷道围岩位移量、煤柱塑性区、巷道围岩塑性区范围也逐渐减小。随着煤柱宽度的增大,煤柱弹性区域范围越大,煤柱越稳定,回采巷道越安全,考虑到煤柱过宽会造成资源的浪费,最终确定合理的区段煤柱尺寸在14~16 m之间。     

断层活化过程及煤柱失稳机理的数值模拟研究

为研究工作面沿断层走向推进时,断层煤柱宽度的大小对断层活化失稳与断层煤柱内部能量变化的影响,采用UDEC数值模拟软件建立平面应变模型。模拟研究了当逆断层下盘工作面的断层煤柱宽度减小时,断层煤柱内储存的能量与储能极限值的变化特征、断层活化过程与破坏趋势。研究结果表明:断层煤柱宽度减小时,煤柱支承压力峰值增大,弹性应变能增加,断层出现活化现象,并释放能量至煤柱,与弹性应变能叠加,同时断层煤柱的储能极限降低;当煤柱宽度为30 m时,煤柱中的弹性应变能首次超过储能极限值,当煤柱宽度为20 m时,煤柱中的弹性应变能量峰值为储能极限值的1.84倍。当断层煤柱宽度小于30 m时,煤柱易发生整体失稳和冲击危险,需要采取必要的灾害防治措施。     

综放工作面小煤柱留巷稳定机理探讨

深入探讨了采煤工作面的巷道围岩的稳定性变化规律及其与工作面基本顶三角块结构之间的相互影响,基于采矿应用理论,分析了综放工作面的小煤柱留巷的一些影响规律。     

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.     

留小煤柱沿空掘巷锚网支护试验研究

为确定2#煤层锚网支护条件下沿空掘巷煤柱大小,在井下进行3 m、5 m、7 m宽度条件下的锚网支护试验,通过对各宽度煤柱条件下采掘活动对巷道顶板下沉、两帮位移及锚杆锚固力影响的观测分析,确定合理的煤柱宽度为3 m,节约了煤炭资源,为矿井的安全开采提供了技术保障.     

工作面来压步距对上山煤柱尺寸的影响分析

上山附近终采线上方老顶岩层的住态影响着煤柱支承压力的大小和上山维护的难易程度。因此。工作面终采线的位置,应尽可能确定在老顶岩层周期来压完成之后。在采区范围内首采工作面的长度控制着老项的初次来压步距和周期来压步距。由于首采工作面老项断裂对相邻工作面老项岩层的损伤,使得相邻工作面老顶来压步距受到初采工作面老顶来压的控制。当采区走向长度确定之后,可以通过改变首采工作面的长度来控制工作面终采线的位置。实现采区上山煤柱尺寸最小化。     

浅埋综采工作面区段煤柱宽度优化

以龙华煤矿3^-1煤30203工作面为工程背景,采用现场实测,理论分析和数值模拟的方法进行了区段煤柱宽度优化研究。建立了三维有限差分模型,分析了不同煤柱宽度时煤柱的弹性区宽度,煤柱支承应力分布规律以及顺槽围岩变形特征。完成了煤柱松动区数字钻孔成像和煤柱受力特性现场实测方案设计并开展了实测分析,得出了顺槽煤柱松动区范围和塑性区宽度。实测结果表明20 m的区段煤柱宽度有优化的空间。综合分析数值模拟和理论分析的结果,建议龙华煤矿3^-1煤综采工作面区段煤柱合理宽度为15 m。最后进行现场工业性试验验证了理论分析和数值模拟的合理性。该研究结果可以提高煤层回采率,增加经济效益,可为类似开采条件下区段煤柱的留设提供参考。     

孤岛煤柱膏体充填开采覆岩运动规律研究

为研究孤岛煤柱膏体充填开采覆岩运动规律,对岱庄煤矿2351膏体充填工作面支架压力进行了实际观测和分析。由于周围工作面回采结束时间较长,采空区内覆岩跨落后已经基本稳定。该工作面充填开采顶板初次来压步距为33.6 m,监测到的前4次周期来压步距分别为18.3、8.8、13.79、m。膏体充填条带煤柱开采采场与覆岩结构的特殊性决定了第一个周期来压步距相对较大。由于三面采空,虽然采用膏体充填采空区支撑上覆岩层,工作面顶板及其上覆岩层的断裂和下沉仍然十分显著。充填膏体的支撑作用使采场宏观矿压显现不明显,但三面的采空导致支架上的工作阻力较大,在推采停顿时间较长时矿压显现尤为明显。     

苏海图煤矿二下山采区煤柱回收方法研究

基于苏海图煤矿二下山采区特定的地理位置和条件,分析了采区的生产系统,探讨了合理开采13号和15号煤层边角煤柱的方法.     

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。     

掘进巷道过无炭柱全锚支护技术的应用

介绍了掘进巷道过无炭柱采用全锚支护的施工方法,对全锚支护和工棚支护进行了对比,指出全锚支护具有支护成本低、支护时间短、劳动强度低、掘进速度快等优点。     

巷道煤柱自燃温度场数值模拟与火源定位的研究

对于巷道自然发火,我国当前煤矿现场往往采用试探法打钻,然后灌注泥浆或水实施救灾.但在救灾时,准确确定火源位置是救灾关键;由于影响条件的复杂性,目前对相关机理的研究未进行深入研究.针对这一问题,论文针对巷道自燃可能的5种自燃情形,采用动态数值模拟方法研究巷道自燃后温度场和温度曲线图的分布,得出了不同火源位置,巷道表面温度分布规律为当前煤矿现场救灾确定火源点、实施打钻注浆灭火时提供技术指导.图11,参8.     

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。