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厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度及巷道支护研究

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煤炭与化工 2024年第3期47卷 43-46页

作者：张欣山西潞安工程有限公司山西长治046100

为解决常村煤矿轨道顺槽护巷煤柱宽度不合理、支护效果差的问题,通过数值模拟、矿压监测、理论分析等手段,研究最优煤柱留设宽度及支护方案,并进行工业性应用试验。结果表明:宽度大于30 m煤柱内存在稳定的弹性区,合理煤柱宽度为30 m,矿... 详细信息

为解决常村煤矿轨道顺槽护巷煤柱宽度不合理、支护效果差的问题,通过数值模拟、矿压监测、理论分析等手段,研究最优煤柱留设宽度及支护方案,并进行工业性应用试验。结果表明:宽度大于30 m煤柱内存在稳定的弹性区,合理煤柱宽度为30 m,矿压监测结果表明,优化后的煤柱尺寸和支护方案可保证2106轨道顺槽围岩稳定,满足了工作面安全回采的需要。

关键词：厚煤层数值模拟煤柱宽度综放工作面

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综放沿空掘巷合理煤柱留设宽度研究

山西能源学院学报 2024年第2期 4-6页

作者：王子印山煤国际能源集团股份有限公司

为确定东周窑煤矿8105综放工作面回风顺槽沿空掘巷煤柱的合理留设宽度，本文通过数值模拟与现场实测的方法，分析了不同煤柱留设宽度条件下煤柱的塑性区分布范围及应力分布特征，最终确定了沿空掘巷的煤柱合理留设宽度。主要得到如下结... 详细信息

为确定东周窑煤矿8105综放工作面回风顺槽沿空掘巷煤柱的合理留设宽度，本文通过数值模拟与现场实测的方法，分析了不同煤柱留设宽度条件下煤柱的塑性区分布范围及应力分布特征，最终确定了沿空掘巷的煤柱合理留设宽度。主要得到如下结论：1）随着煤柱留设宽度的增加，煤柱内部未发生塑性破坏的宽度逐渐增加。当煤柱留设宽度为8m时，煤柱整体发生破坏；当煤柱留设宽度大于10m时，煤柱内部存在未发生塑性破坏的弹性核区。2）随着煤柱留设宽度的增加，煤柱内部峰值应力与应力集中系数不断降低。当煤柱留设宽度为10m时，煤柱内部的峰值垂直应力与应力集中系数分别为40.41MPa和3.11。3）最终确定8105综放工作面回风顺槽沿空掘巷的煤柱合理留设宽度为10m。经现场工程应用，巷道围岩变形较小，8105综放工作面回风顺槽沿空掘巷工程取得成功。

关键词：综放工作面沿空掘巷煤柱宽度

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缓倾煤层沿空留巷煤柱宽度尺寸效应数值分析

内蒙古煤炭经济 2024年第5期 22-24页

作者：吴吟福建船政交通职业学院轨道交通学院福建福州350009

为探究缓倾厚煤层沿空留巷煤柱的尺寸效应,本研究对不同沿空留巷护巷煤柱宽度的数值模拟结果进行对比分析。结果表明:采空区跨中顶板下沉变形量随沿空留巷煤柱宽度增加,巷道临近采空区顶板下沉变形量先增后减,煤柱宽度为5m时,采空区跨... 详细信息

为探究缓倾厚煤层沿空留巷煤柱的尺寸效应,本研究对不同沿空留巷护巷煤柱宽度的数值模拟结果进行对比分析。结果表明:采空区跨中顶板下沉变形量随沿空留巷煤柱宽度增加,巷道临近采空区顶板下沉变形量先增后减,煤柱宽度为5m时,采空区跨中顶板下沉量最大。随着煤柱宽度的增加,煤柱内的应力趋势由拉应力向压应力转换,当煤柱宽度≥7m时,煤柱范围内应力分布呈现主压应力特征,仅煤柱两侧表层围岩承受较小拉应力,中部出现较小压应力集中区;当煤柱宽度为7m左右时,缓倾斜煤层沿空留巷护巷窄煤柱的安全性较高。这种煤柱尺寸可有效避免煤柱承载过大,将竖向压力向巷道实体煤侧诱导,达到减小巷道顶板拉伸破坏,并将采空区剪切破坏带剥离沿空留巷道的目的。

关键词：缓倾煤层沿空巷道煤柱宽度 FLAC3D 尺寸效应

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旺格维利式开采采硐间煤柱合理宽度留设研究

煤炭科学技术 2022年第3期50卷 69-77页

作者：马进功中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006 山西天地煤机装备有限公司山西太原030006

为解决条带式旺格维利式开采(简称“旺采”)特有采硐间煤柱在回采过程中影响顶板稳定性,制约连采设备高效回采、安全退出,降低煤炭资源采出率的难题,以盛平煤矿为研究对象,采用FLAC^(3D)数值模拟研究方法,分析了1.00、1.25、1.50、1.75 ... 详细信息

为解决条带式旺格维利式开采(简称“旺采”)特有采硐间煤柱在回采过程中影响顶板稳定性,制约连采设备高效回采、安全退出,降低煤炭资源采出率的难题,以盛平煤矿为研究对象,采用FLAC^(3D)数值模拟研究方法,分析了1.00、1.25、1.50、1.75 m不同采硐间煤柱宽度方案下的煤柱受力情况、煤柱塑性区分布、直接顶塑性区受力、基本顶塑性区受力、巷道顶板下沉量、支架受力状态,得出了条带式“旺采”采硐间煤柱影响回采的有关规律。研究结果表明:采硐间煤柱在常规尺寸范围内,无法通过增加煤柱宽度来阻止其全部进入塑性区;随着采硐间煤柱宽度增大,承载能力增加,更好地保证采硐间煤柱后侧采硐的安全回采且巷道超前段采空区侧煤体塑性区减小;随着采硐间煤柱宽度增加,巷道顶板下沉量逐渐减小,但宽度在1.25~1.75 m的控制效果不会再显著增强,无法通过增加煤柱宽度改变直接顶的总体运移规律;随着采硐间煤柱宽度的增加,基本顶发生破坏的面积会大幅减小,基本顶底部塑性区变化规律未见显著差异,仅区域大小有所不同,表明较宽的采硐间煤柱有着更高的承载能力,但难以改变采场“大结构”的演化规律。采硐间煤柱宽度增大,行走液压支架立柱工作阻力近似线性减小,且对相邻支巷采硐间四边形不规则煤柱的应力峰值没有影响。

关键词：旺格维利式开采采硐间煤柱多带开采煤柱宽度短壁开采

区段煤柱留设宽度分析及优化--以崖窑峁煤矿为例

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煤炭科学技术 2022年第10期50卷 60-67页

作者：张金贵程志恒陈昊熠殷帅峰陈亮薛傲中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 华北科技学院矿山安全学院北京101601 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

针对崖窑峁煤矿30103工作面保护煤柱过宽导致资源浪费这一问题,通过现场勘探、理论分析、数值模拟及现场监测的研究方法,建立了煤柱宽度计算模型,揭示了在6、8、10、12、15 m不同宽度的煤柱下应力、位移分布规律及塑性区特征,并确定了... 详细信息

针对崖窑峁煤矿30103工作面保护煤柱过宽导致资源浪费这一问题,通过现场勘探、理论分析、数值模拟及现场监测的研究方法,建立了煤柱宽度计算模型,揭示了在6、8、10、12、15 m不同宽度的煤柱下应力、位移分布规律及塑性区特征,并确定了煤柱的合理留设宽度,利用钻孔窥视仪在现场进行监测并对比分析。研究结果表明:崖窑峁煤矿留设宽15、12 m保护煤柱时由于宽度较大,中间有大量未破坏区域,造成资源浪费;留设6、8 m保护煤柱时塑性区完全贯通,承载性能差,破坏严重;护巷煤柱宽度为10 m时,煤柱塑性区恰处于贯通或未贯通区间,煤柱内部具有一定的弹性核区域,并略高于理论计算的煤柱宽度范围9.55 m。通过对15 m和10 m的煤柱进行现场钻孔监测,发现无论15 m煤柱还是10 m煤柱是否受采动影响,煤柱内裂隙发育和扩展的影响不大,煤柱内存在一定范围未破坏区域,煤柱具有一定的完整性和稳定性。该研究成果为其他类似条件下矿井提供可参考的有效数据。

关键词：区段煤柱煤柱宽度煤柱优化钻孔窥视

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突出厚煤层沿空掘巷煤柱留设宽度优化研究

煤炭科学技术 2022年第3期50卷 92-101页

作者：周礼杰陈亮程志恒艾国孔德中王蕾王宏冰郭凯贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 华北科技学院安全监管学院北京101601 华北科技学院安全工程学院北京101601 神木职业技术学院陕西神木719399 北京理工大学管理与经济学院北京100081 中国煤炭学会北京100013 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

突出煤层开采中存在开采时遗留过多煤柱与消突工程量投入巨大的问题,这和现阶段煤炭开采的理念有差异,合理的煤柱宽度以及安全的巷道布置范围不仅能保证煤炭合理安全的开采,还能提高煤炭资源的采出率、降低突出煤层中防突消突的投入量... 详细信息

突出煤层开采中存在开采时遗留过多煤柱与消突工程量投入巨大的问题,这和现阶段煤炭开采的理念有差异,合理的煤柱宽度以及安全的巷道布置范围不仅能保证煤炭合理安全的开采,还能提高煤炭资源的采出率、降低突出煤层中防突消突的投入量和工程量。以新集二矿1_(上)煤230102工作面作为研究对象,采用理论分析和计算得出煤层开采过程中邻空煤体的应力分布规律以及极限平衡区宽度范围;采用钻孔测力计实测煤层开采过程中邻空煤体内垂直应力的变化情况,并结合数值模拟模拟工作面推进情况以及结合邻空、实体两侧煤体瓦斯含量确定了突出厚煤层采动卸压影响范围;基于FLAC^(3D)软件模拟不同煤柱尺寸下巷道掘进的情况,结合卸压范围以及工程实践中关注的问题进而确定了合理的煤柱宽度。研究结果表明:(1)随工作面持续推进,在工作面邻空煤体内的支承应力随距采空区深度的递增呈现先增高至峰值后降低至原岩应力水平的规律,其支承应力峰值会出现在煤壁深入9.18 m附近;(2)在突出厚煤层开采中,邻空煤体0~25 m为卸压影响区,其卸压区和塑性区为邻空煤体0~9.5 m;(3)留设宽7~9 m煤柱时,能提高突出厚煤层煤炭资源采出率,降低突出厚煤层沿空掘巷消突工程量,利于巷道围岩控制,保证安全生产。

关键词：突出厚煤层沿空掘巷邻空煤体应力分布瓦斯含量煤柱宽度

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上覆区段煤柱下回采巷道合理煤柱宽度研究

煤炭工程 2022年第S1期54卷 1-5页

作者：袁帅刘建宇国能神东煤炭集团有限责任公司补连塔煤矿内蒙古鄂尔多斯017209 国能神东煤炭集团有限责任公司上湾煤矿内蒙古鄂尔多斯017209

针对补连塔煤矿1^(-2)煤层遗留煤柱下22305工作面开采时造成相邻工作面煤柱巷道变形破坏等难题,根据煤层开采条件,采用理论分析、数值模拟、现场实践等手段对上覆遗留区段煤柱下回采巷道的合理煤柱宽度进行了研究。结果表明:遗留煤柱下... 详细信息

针对补连塔煤矿1^(-2)煤层遗留煤柱下22305工作面开采时造成相邻工作面煤柱巷道变形破坏等难题,根据煤层开采条件,采用理论分析、数值模拟、现场实践等手段对上覆遗留区段煤柱下回采巷道的合理煤柱宽度进行了研究。结果表明:遗留煤柱下底板应力环境特征的改变和下层煤层采动影响的共同作用造成相邻工作面煤柱巷道的变形破坏;对煤柱底板应力传递规律进行分析,得出回采巷道的布置与遗留煤柱的的最小水平距离为28.6m;数值模拟结果表明,遗留煤柱下存在应力增高区,煤柱两侧边缘处的应力高于原岩应力,表明遗留煤柱的影响范围远大于其煤柱宽度;下层煤开采后打破原遗留煤柱的应力影响区域,但对相邻回采巷道的冲击影响巨大,最后确定合理的煤柱宽度为30m时能最大限度节省煤炭资源和维护回采巷道的稳定。

关键词：遗留煤柱底板应力煤柱宽度上覆采空区数值模拟

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厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究

矿业研究与开发 2022年第12期42卷 1-6页

作者：高林生邓广哲索永录邱海涛西安科技大学能源学院陕西西安710054 华北科技学院安全工程学院河北廊坊市065201

厚煤层放顶煤开采实践中,区段煤柱留设宽度与巷道围岩的稳定性相关性极大,区段煤柱留设较小时巷道围岩稳定性较差,受回采影响易发生巷帮外挤、顶板冒落等事故,而煤柱宽度留设过大则造成资源极大浪费。以高河煤矿西一盘区为工程背景,理... 详细信息

厚煤层放顶煤开采实践中,区段煤柱留设宽度与巷道围岩的稳定性相关性极大,区段煤柱留设较小时巷道围岩稳定性较差,受回采影响易发生巷帮外挤、顶板冒落等事故,而煤柱宽度留设过大则造成资源极大浪费。以高河煤矿西一盘区为工程背景,理论分析了巷道围岩变形大的原因,采用数值模拟的方法研究了采空区侧向的应力分布特征、位移变形规律、破坏特征。现场监测数据表明,工作面超前90 m范围外围岩变形缓慢,巷道顶底板及两帮最大变形量均小于50 mm,超前工作面90 m的影响范围内,巷道受到超前集中应力影响而变形剧烈;巷道顶、底板移近量最大为848 mm,两帮移近量最大为583 mm,区段煤柱优化后,巷道变形较优化前有了显著的降低,巷道顶、底板移近量降低了43.76%,两帮移近量降低了35.93%,综合考虑资源回收、巷道稳定性、次生灾害控制等因素,确定厚煤层综放工作面区段煤柱宽度为32 m。

关键词：综放开采煤柱宽度煤体稳定性围岩应力

厚硬基本顶综放沿空巷道应力分布特征及煤柱宽度确定

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煤炭技术 2022年第1期41卷 71-73页

作者：李绪萍内蒙古科技大学内蒙古包头014010

厚硬基本顶综放工作面开采强度高、基本顶厚度大,区段煤柱的稳定性直接影响着巷道的安全稳定,针对这一影响因素,采用理论分析、数值模拟的方法计算分析沿空巷道的覆岩结构特征及应力位移变化情况,确定合理煤柱宽度。结果表明:厚硬基本... 详细信息

厚硬基本顶综放工作面开采强度高、基本顶厚度大,区段煤柱的稳定性直接影响着巷道的安全稳定,针对这一影响因素,采用理论分析、数值模拟的方法计算分析沿空巷道的覆岩结构特征及应力位移变化情况,确定合理煤柱宽度。结果表明:厚硬基本顶主要破断方式为两端拉断作用下破坏,计算得到巷道煤柱的留设宽度为7.5 m以上,分析了不同宽度煤柱下的垂直应力及形变量,最终确定煤柱合理留设宽度应为8 m。

关键词：厚硬基本顶综放开采沿空巷道煤柱宽度