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窄煤柱沿空巷道围岩变形规律及控制研究

能源技术与管理 2025年第1期50卷 79-82页

作者：徐亚洲榆林市榆神煤炭榆树湾煤矿有限公司陕西榆林719000

为解决窄煤柱沿空巷道围岩变形与破坏问题,采用现场勘察与监测、数值模拟、效果验证等方法,分析了沿空巷道围岩变形规律,提出了合理的巷道围岩变形控制方案,并在现场工程实践中验证了支护方案的可行性。结果表明,工作面回采过程中,沿空... 详细信息

为解决窄煤柱沿空巷道围岩变形与破坏问题,采用现场勘察与监测、数值模拟、效果验证等方法,分析了沿空巷道围岩变形规律,提出了合理的巷道围岩变形控制方案,并在现场工程实践中验证了支护方案的可行性。结果表明,工作面回采过程中,沿空巷道小煤柱内应力集中值可达到1.4×10^(7) Pa,沿空巷道围岩最大位移可达4×10^(-1) m。对沿空巷道采取控制措施后,顶板下沉最大值为8 cm,表明该支护方案对窄煤柱沿空巷道围岩变形具有良好的控制作用。该研究结果可为类似窄煤柱沿空巷道围岩变形控制提供参考和借鉴。

关键词：窄煤柱沿空巷道围岩控制支护设计

昊兴塬煤业窄煤柱开采合理宽度及围岩控制研究

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山西煤炭 2025年第1期45卷 1-8页

作者：范冬阁山西煤炭运销集团蒲县昊兴塬煤业有限公司山西临汾041200

以昊兴塬煤业2^(#)煤层2205工作面窄煤柱开采为研究背景,采用理论分析、数值分析及现场实测的手段,通过构建窄煤柱平面应变力学模型,分析窄煤柱峰值应力临界参数,理论计算得出窄煤柱最小宽度值;通过有限差分软件FLAC^(3D)建立窄煤柱开... 详细信息

以昊兴塬煤业2^(#)煤层2205工作面窄煤柱开采为研究背景,采用理论分析、数值分析及现场实测的手段,通过构建窄煤柱平面应变力学模型,分析窄煤柱峰值应力临界参数,理论计算得出窄煤柱最小宽度值;通过有限差分软件FLAC^(3D)建立窄煤柱开采仿真三维数值模型,分析了不同煤柱宽度(4,6,8,10,12,14 m)下2205回风顺槽围岩垂直应力分布规律与塑性区分布形态。基于现场实际与两种分析结果,综合确定了合理窄煤柱宽度为8 m;结合昊兴塬现场实际地质特征与分析结果,提出了相应的联合支护技术。现场观测数据及变形情况表明,窄煤柱宽度和围岩支护方案设计合理,巷道变形控制效果较好,能够维持巷道围岩稳定。

关键词：窄煤柱围岩控制数值模拟极限平衡理论

高家堡煤矿高地压窄煤柱工作面压能测定及漏风规律分析

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陕西煤炭 2025年第2期44卷 138-142,162页

作者：张乐强黎梁陕西正通煤业有限责任公司生产技术部陕西咸阳713699 西安科技大学通信与信息工程学院陕西西安710054

在深部矿井开采环境中,由于高采动压力的影响,矿体巷道逐渐发生压塑形变,进而形成众多漏风通道。特别是在采用窄煤柱支护的情况下,矿山压力导致窄煤柱内部生成大量裂隙,这些裂隙可能与相邻的已采空区相连通,从而使得作业面的漏风现象变... 详细信息

在深部矿井开采环境中,由于高采动压力的影响,矿体巷道逐渐发生压塑形变,进而形成众多漏风通道。特别是在采用窄煤柱支护的情况下,矿山压力导致窄煤柱内部生成大量裂隙,这些裂隙可能与相邻的已采空区相连通,从而使得作业面的漏风现象变得更加复杂。为深入探究这一现象,以陕西正通煤业204回采工作面为对象,运用PFC 3D软件进行数值模拟。仿真结果表示,在204工作面进行回采作业时,窄煤柱前方约80 m范围内存在大量裂隙,有潜在形成漏风通道的风险。并基于仿真结果,本研究设计了一套精密的压力监测方案,旨在通过测量实际通风过程中的压力变化,进一步明确窄煤柱支撑条件下深井开采工作面的漏风特性。

关键词：深部矿井窄煤柱裂隙发育漏风特性

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窄煤柱巷道非均匀变形机理及支护技术

煤炭学报 2018年第7期43卷 1847-1857页

作者：陈正拜李永亮杨仁树朱晔林海肖成龙中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083

为了解决窄煤柱巷道非均匀大变形控制难题,以丰汇煤矿窄煤柱巷道为工程背景,综合采用现场调研、室内实验、数值模拟和理论分析等方法,研究了不同煤柱尺寸影响下,采动巷道围岩应力与塑性区分布特征;分析了窄煤柱巷道变形破坏规律与采场... 详细信息

为了解决窄煤柱巷道非均匀大变形控制难题,以丰汇煤矿窄煤柱巷道为工程背景,综合采用现场调研、室内实验、数值模拟和理论分析等方法,研究了不同煤柱尺寸影响下,采动巷道围岩应力与塑性区分布特征;分析了窄煤柱巷道变形破坏规律与采场覆岩结构运动特征,揭示了窄煤柱巷道非均匀变形机理,指出采动应力场叠加,支承压力大;覆岩结构非对称,偏载作用显著;煤柱尺寸小、强度低,难以为顶板提供有效支撑;支护方案对称布置,针对性差,是窄煤柱巷道产生非均匀变形的主要原因。基于窄煤柱巷道围岩控制难点,提出以"改变巷道区域支护方式、增加支护密度、破碎围岩注浆改性"为核心的差异化支护技术,加强对围岩局部大变形的控制,充分发挥围岩的自身承载能力;现场监测表明,窄煤柱巷道在服务期间围岩非均匀大变形得到有效控制,稳定性好;可为同类型巷道围岩的控制提供参考。

关键词：窄煤柱采动应力非均匀变形差异化支护

润东煤业下分层窄煤柱留设及沿空巷道控制技术研究

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晋控科学技术 2025年第1期 14-19页

作者：路瑞军晋能控股集团阳城晋圣润东煤业有限公司

针对晋能控股集团阳城晋圣润东煤业有限公司1305下分层工作面下沿空进风巷窄煤柱宽度与巷道支护问题，采用数值模拟与现场工程试验的方法对下分层沿空留巷支护方案进行研究。研究表明，煤柱宽度需要在4 m以上、架棚间距需要在600 mm以... 详细信息

针对晋能控股集团阳城晋圣润东煤业有限公司1305下分层工作面下沿空进风巷窄煤柱宽度与巷道支护问题，采用数值模拟与现场工程试验的方法对下分层沿空留巷支护方案进行研究。研究表明，煤柱宽度需要在4 m以上、架棚间距需要在600 mm以下可以满足窄煤柱与沿空巷道稳定；基于此在现场进行工业试验，巷道单侧变形量均小于250 mm，巷道在掘进和回采过程稳定性好，达到了围岩控制的预期要求。

关键词：分层开采窄煤柱围岩控制技术数值模拟

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考虑动载扰动作用的窄煤柱巷道底板失稳机制

煤炭科学技术 2022年第2期50卷 56-64页

作者：赵洪宝刘一洪刘绍强张嘉澔吴桐中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

窄煤柱回采巷道底板通常表现为非对称破坏特征,当覆岩突然断裂释放能量时,会对窄煤柱巷道产生动载扰动作用。在动载扰动作用下,岩片剥落乃至岩块弹射的现象较为普遍,加剧了巷道底板的破坏程度,导致巷道底板稳定性维护难度较大。为掌握... 详细信息

窄煤柱回采巷道底板通常表现为非对称破坏特征,当覆岩突然断裂释放能量时,会对窄煤柱巷道产生动载扰动作用。在动载扰动作用下,岩片剥落乃至岩块弹射的现象较为普遍,加剧了巷道底板的破坏程度,导致巷道底板稳定性维护难度较大。为掌握窄煤柱回采巷道底板破坏机制以及动载扰动对巷道底板稳定性的影响,综合采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法,建立了窄煤柱巷道底板力学模型并分析了巷道底板的应力、能量以及开挖卸荷特征,结果表明:开挖后,窄煤柱巷道底板两侧应力呈非对称分布,实体煤底板和巷道底板的应力大于煤柱底板,靠近实体煤侧底板容易发生剪切破坏。巷道开挖后,煤柱和巷道底板处于卸轴压和卸围压状态,实体煤底板为双向加载状态。动载扰动后,煤柱和巷道底板的能量增量大于实体煤底板,靠近煤柱侧底板受动载扰动的影响更大。在考虑动载扰动条件下,开挖后煤柱和巷道底板为释能状态,实体煤底板为能量积聚状态,围岩“非均衡”应力状态是巷道底板失稳、非对称破坏的重要原因。增加煤柱和巷道底板的变形模量或施加补偿应力、降低底板的应力集中程度和蓄能量是改善巷道底板的“非均衡”程度两条主要思路。通过对某矿窄煤柱巷道实施非对称支护技术,对煤柱侧底板进行注浆加固,改善底板“非均衡”状态,有效控制了巷道底鼓量。

关键词：窄煤柱巷道底板失稳动载扰动能量

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深埋倾斜特厚煤层窄煤柱护巷机理与围岩控制

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 38-52页

作者：孟巧荣王慧娴王朋飞陈可夯张建利董恩远高翔侯伟太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 河南能源鹤煤公司生产技术部河南鹤壁458030 河北工程大学矿业与测绘工程学院河北邯郸056009 陕西富源煤业有限责任公司陕西延安727502 国家电投集团内蒙古白音华煤电有限公司露天矿内蒙古锡林郭勒盟026200

我国中东部地区采深大、巷道变形和冲击风险大,窄煤柱沿空掘巷技术可改善巷道围岩环境。为掌握窄煤柱护巷机理并形成针对性围岩控制技术体系,以800 m埋深倾斜特厚煤层3 m窄煤柱沿空掘巷为背景,开展了理论分析、现场实测及数值模拟研究,... 详细信息

我国中东部地区采深大、巷道变形和冲击风险大,窄煤柱沿空掘巷技术可改善巷道围岩环境。为掌握窄煤柱护巷机理并形成针对性围岩控制技术体系,以800 m埋深倾斜特厚煤层3 m窄煤柱沿空掘巷为背景,开展了理论分析、现场实测及数值模拟研究,结果表明:①该巷围岩破碎程度及变形煤柱侧比实体煤侧严重,煤柱破碎程度及变形采空区侧比巷道侧大,尽管埋深大,但已稳定采空区承担较大覆岩载荷,高应力已充分向深部岩体分流;②巷道变形非对称,实体煤侧顶板下沉量比煤柱侧大,巷帮以浅部变形为主,煤柱帮上部和实体煤帮中部变形较大;③采空区是掘巷卸荷后主要的形变通道,利于形变能向采空区缓释、降低冲击风险;④卸压区形状由掘巷前三角形扩展为掘巷后平行四边形,掘巷后应力集中区转移至实体煤帮右上方实体煤岩体中;⑤窄煤柱一次和二次剪切破坏的交界面及掘巷右上方实体高应力区为围岩关键控制区,据此提出基于煤柱多重塑性破坏区发育规律的煤柱加固和高应力区精准卸压联合的围岩控制技术体系。研究可为邻近工作面以及其他类似深埋倾斜特厚煤层开采提供理论支撑和科学依据。

关键词：深部开采倾斜煤层特厚煤层沿空掘巷窄煤柱矿压显现

综放剧烈采动影响煤巷窄煤柱破裂失稳机理与控制技术

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采矿与安全工程学报 2019年第5期36卷 941-948页

作者：徐青云黄庆国张广超山西大同大学煤炭工程学院山西大同037003 山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590

针对综放剧烈采动影响煤巷窄煤柱出现的破裂失稳问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测等相结合的研究方法,探讨窄煤柱破裂失稳机理及其控制技术。结果表明:1)受上覆岩层破断回转运动影响,窄煤柱帮发生明显水平挤压运动,造成浅部煤体... 详细信息

针对综放剧烈采动影响煤巷窄煤柱出现的破裂失稳问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测等相结合的研究方法,探讨窄煤柱破裂失稳机理及其控制技术。结果表明:1)受上覆岩层破断回转运动影响,窄煤柱帮发生明显水平挤压运动,造成浅部煤体挤压、错动和破碎,变形破坏主要发生在煤柱帮中上部区域;2)关键块回转运动行为将对沿空巷道围岩产生沿铅垂方向的支承压力σj,同时还将对窄煤柱产生水平力σ_d,在此复杂应力作用下沿空巷道窄煤柱发生破裂失稳,由浅至深煤体应变演化过程为拉应变→压应变→拉应变;3)阐明该类巷道控制原理,提出'高强锚杆支护+顶板锚索槽钢组合结构+煤柱帮锚索加固'的综放沿空巷道支护方案并进行现场应用。现场工程实践表明,该技术可有效控制综放沿空巷道围岩变形。

关键词：沿空巷道窄煤柱破裂采动影响支护

工作面顺序接续下综放沿空掘巷窄煤柱稳定性控制

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煤炭学报 2021年第4期46卷 1211-1219页

作者：张洪伟万志军张源滕腾陈宇龙魏泽捷中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

为解决窄煤柱沿空侧因支护失效导致的侧向约束弱化问题,提出了基于上区段端头垮落煤岩体注浆充填/加固的窄煤柱稳定性控制方法。通过施工穿透煤柱的钻孔,窥视了山东济宁鲍店煤矿6302综放工作面窄煤柱沿空侧煤岩体垮落堆积状态,直接摄像... 详细信息

为解决窄煤柱沿空侧因支护失效导致的侧向约束弱化问题,提出了基于上区段端头垮落煤岩体注浆充填/加固的窄煤柱稳定性控制方法。通过施工穿透煤柱的钻孔,窥视了山东济宁鲍店煤矿6302综放工作面窄煤柱沿空侧煤岩体垮落堆积状态,直接摄像观测了工作面端头区煤岩体垮落堆积过程,分析了巷旁注浆加固的可行性。根据注浆加固前后煤柱的受力环境,建立了窄煤柱双面侧限(注浆前)及三面侧限(注浆后)的力学模型,并开展了窄煤柱承载力恢复实验,揭示了其承载力恢复机制。研究结果表明:①由于工作面端头不放煤或少放煤,窄煤柱沿空侧基本被上区段端头垮落的煤岩体及巷道坠落的破碎顶煤充填严实,以垮落煤岩体为骨料进行注浆充填具备可行性。②可以通过双面侧限转三面侧限的方式模拟巷旁注浆充填条件下的窄煤柱承载力恢复效果。在煤柱压缩过程中,注浆加固体与煤柱表面需要一定的着力时间才能紧密接触;紧密接触后,在充填体的侧向约束下,煤柱整体承载力稳步提高。③在双面侧限轴向压缩条件下,窄煤柱表现出“人”字形剪切破坏;注浆加固后,煤柱由原来对称的“人”字形剪切破坏转变为向自由面扩容的破坏形式,煤柱趋于稳定。④对垮落煤岩体注浆后,理想条件下可使煤柱残余承载能力提高30%左右。现场工程显示,侧向注浆加固后的窄煤柱整体比较完整,得到了有效的控制,虽然窄煤柱裂隙比较发育,但是由于巷旁充填体同时具备堵漏风的作用,在开采过程中并未发现采空区发火等现象。

关键词：窄煤柱端头区垮落特征注浆加固综放开采