巨厚煤层开采煤柱留设的数值模拟

本文以新疆煤炭资源赋存特色为出发点,选择巨厚煤层为研究对象,运用理论分析、数值模拟等手段,分析巨厚煤层分层开采过程中不同煤柱留设形式下,煤柱及上覆岩层的应力分布特性。研究结果表明:内错式巷道布置煤柱稳定性最好;外错式巷道布置上部覆岩导水裂隙带分布范围最小,但煤柱稳定性最差;重叠布置时煤柱稳定性及上部覆岩导水裂隙带分布范围均不佳。     

工作面围岩应力分布特征数值模拟研究

某矿7121工作面埋深大,煤层及其顶底板都具有强冲击倾向性,地质构造复杂,为防止工作面回采过程中发生冲击地压灾害,采用数值模拟方法分析了工作面回采过程中应力分布特征,研究表明:工作面推进40m~60m,到达老顶初次破断的距离时,应力集中程度升高明显;7121(里)工作面回采至250m~340m阶段和7121(外)工作面回采至1179m~1240m阶段,由于受构造断层的影响,支承应力峰值急剧升高,工作面矿压显现强烈;7121工作面过断层之后,通过模拟结果可知,断层对工作面回采影响较小,整体应力水平降低。研究结果可为防治工作面冲击地压提供理论依据。     

小煤柱沿空留巷围岩变形特征数值模拟分析

采用有限元软件FLAC3D对小煤柱沿空留巷巷道围岩进行非线性数值计算,分析沿空巷道在上区段和本区段工作面回采期间的应力、位移、塑性区分布规律,得出小煤柱沿空留巷巷道围岩破坏首先从弱结构体（小煤柱）开始破坏,并具有明显的剪胀性,破坏形式主要以两帮煤岩体向巷内滑移挤入、整体外鼓为主,但小煤柱完全破坏前内部仍存在弹性核区,具有一定的支承能力,如采取有针对性的支护方案维护小煤柱稳定,即可确保整个沿空巷道总体变形量在可控范围之内;数值模拟结果与前人的现场研究成果有很好的一致性。     

小保当一号煤矿巷道稳定性的煤柱留设宽度效应研究

为提高矿井资源回收利用率,本文通过数值模拟方法,开展了不同煤柱留设宽度下双巷掘进过程、一次采动及二次采动煤柱围岩应力演化特征研究,分析二次回采期间巷道围岩塑性区分布特征,据此提出合理的护巷煤柱留设宽度。研究结果表明,掘巷期间不同宽度煤柱峰值应力与煤壁距离均为1m,应力集中系数分别为1.43～1.51,巷道实体煤侧及煤柱侧塑性区均为2m。回采期间不同宽度煤柱回采侧应力峰值距离煤壁分别为5～7m,应力集中系数分别为2.99～4.63;煤柱侧应力峰值距煤壁4～5m,应力集中系数为2.20～4.63。综合考虑煤柱稳定性及资源回收率,建议现场采用15m尺寸煤柱。     

特厚煤层煤柱留设及巷道合理布置研究

本文以特厚分层开采煤层为背景,采用理论分析、现场实测和数值模拟等手段,研究了瓦斯抽采和错层掘进巷间的煤柱稳定性,确定了煤柱尺寸及分层掘进巷位置。结果表明：(1)通过理论计算得到内应力场宽度为8.35m;(2)通过现场监测,确定宽度5m的小煤柱能满足巷道的使用要求,考虑煤壁片帮,煤柱尺寸可扩大到不超过8m;(3)通过数值模拟,分析计算得到合理留设净煤柱尺寸为5m。该研究可对类似工况提供借鉴。     

大采高采煤工作面围岩管理及煤柱留设研究

回采巷道围岩应力分布监测及区段煤柱合理尺寸留设对厚煤层的安全高效开采有着重要影响。本研究以榆树湾煤矿2^-2上分层煤为研究对象,通过工作面开采技术条件分析、煤柱合理留设尺寸理论研究和煤柱合理留设尺寸模拟研究等手段,分析煤柱及工作面围岩应力环境、不同宽度煤柱应力变化规律及相近巷道围岩稳定性,确定合理区段煤柱宽度。研究结果表明：根据理论分析及数值模拟结果,结合榆树湾煤矿地质条件,最终确定20115工作面辅运顺槽和胶运顺槽间煤柱合理留设宽度为15m。     

条带开采煤柱稳定性影响因素分析

本文从煤柱屈服区宽度、煤柱极限强度及安全系数等方面对煤柱进行分析,为确定合理的煤柱宽度提供参考,为"三下"煤炭资源的回收提供参考。     

综采工作面沿空掘巷煤柱尺寸留设研究

为解决综采工作面沿空掘巷在回采期间变形破坏严重维护难度等难题,以利民煤矿Ⅰ030906工作面为研究背景,通过建立力学模型分析了采空区侧向上覆岩层应力降低区影响范围;结合数值模拟解析不同煤柱内垂直应力分布规律,综合得到合理的煤柱宽度为5m;工程实践结果表明,在沿空掘巷窄煤柱宽度为5m的条件下,Ⅰ030906回风巷在掘进期间变形量控制在33mm内,保证工作面安全回采。     

缓倾斜煤层留煤柱切顶沿空掘巷技术数值模拟研究

为了解决缓倾斜煤层留小煤柱切顶沿空掘巷技术中因矿山压力显现剧烈而导致巷道围岩变形量大的问题,本文采用有限差分的数值计算方法,探究了留小煤柱沿空掘巷技术的切顶卸压效应,分析了不同煤柱宽度与切顶角度条件下沿空巷道围岩应力场的分布特征,研究表明：缓倾斜煤层条件下,切顶主要改善了煤柱的应力环境,切顶后煤柱的受力环境更加均匀,竖直应力峰值降低;从改善煤柱和沿空巷道围岩应力环境的角度出发,为选取缓倾斜煤层留小煤柱切顶沿空掘巷技术中的煤柱尺寸、切顶角度参数提供了建议;综合考虑技术及经济因素,确定了在文中的工况条件下采用留小煤柱切顶沿空掘巷技术时,煤柱宽度应为5m,切顶角度应为10°。     

某矿隔水煤柱的稳定性分析及控制研究

针对某多断层矿场一、二采区留设的隔水煤柱是否存在安全隐患,本文基于工程概况,通过理论分析、数值模拟等手段将五处隔水煤柱分为三种类型,并通过计算煤柱极限宽度的煤柱宽度安全系数分析圈定煤柱对采掘区域的影响特征。分析结果表明：除“Ⅱ”号隔水煤柱能够保持稳定外,其他四处煤柱均具有安全风险。此外,FLAC3D软件模拟结果表明：煤柱“Ⅱ”因宽度较大、塑性区较少,发生失稳的可能性较小,冲击危险等级低,而随工作面推进一定距离后,煤柱“Ⅰ”“Ⅳ”“Ⅴ”区域均存在冲击地压风险。据此,本文针对该矿隔水煤柱的理论分析结果和数值模拟结论,提出煤柱区域冲击危险监测及防治方案。     

保护煤柱留设方法及压煤资源开采经济价值

本文根据资料分析,综合了保护煤柱的留设方法以及压煤资源开采的经济价值,对留设方法的一些特点以及应用进行了相应分析,对保护煤柱的留设方法存在的问题进行了探讨。     

基于采场冲击地压能量演化的数值模拟

随着对深煤层的开采,冲击地压问题更加突出。本文基于FLAC3D有限元差分软件,从能量演化角度对采场冲击地压的弹性能演化规律进行数值模拟。     

巷帮煤体冲击地压发生条件数值模拟研究

以济三煤矿发生冲击地压地点的实际条件为基础,应用RFPA系统模拟实际煤岩体的变形及破坏,模拟结果再现了冲击地压的显现过程;通过数值模拟,阐述了加载速度、煤体强度和厚度对巷帮冲击地压的影响,指导煤矿开采过程中冲击地压的预测与防治。     

近距离煤层上行开采可行性数值模拟分析

为了研究煤层上行开采的可行性,以郭屯煤矿一采区3上煤层和3下煤层的地质条件为工程背景,用有限差分分析软件FLAC3D建立模型,模拟并分析了3下煤层开采后3上煤层及其顶底板的应力-位移变化情况及运动变化规律,结果表明3上煤层上行开采切实可行,对郭屯煤矿一采区3上煤层的安全开采具有一定的指导和借鉴作用。     

中兴矿1205沿空留巷无煤柱开采技术的应用

中兴矿自建矿以来一直采用“两进一回”通风巷道布置形式,由于矿井地质条件复杂多变,巷道维护困难,导致矿井采掘衔接不上,影响矿井安全生产。通过采用新技术沿空留巷Y型通风无煤柱开采方法,提高矿井回收率,缓解矿井采掘衔接紧张局面,同时有效降低了采掘成本,增加经济效益,实现矿井的安全高效可持续发展。     

缓倾煤层沿空留巷煤柱宽度尺寸效应数值分析

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。     

断层防水或安全保护煤柱合理留设的分析计算方法

根据断层的地质和水文地质条件,在全面考虑影响断层防水中安全保护,煤柱尺寸等因素的前提下,建立了不同的岩石力学模型.应用岩石力学有限元理论(弹塑性)反复解算不同煤柱尺寸情况下的围岩应力及其变化,进而采用(无拉应力分析原理)分析研究在变化的应力状态下煤岩层的稳定性.在此基础上,确定出最佳的断层防水煤柱或安全保护尺寸.     

急倾斜煤层巷道放顶煤开采合理区段煤柱高度研究

为了研究急倾斜煤层巷道放顶煤开采合理的区段煤柱高度,文章以潞安潞宁大汉沟煤矿5号煤层为背景,通过理论分析和数值模拟相结合的方法,确定急倾斜煤层巷道放顶煤开采合理区段煤柱高度,为急倾斜煤层巷道放顶煤开采合理区段煤柱高度的确定提供理论依据。对同类运用巷道放顶煤开采的急倾斜煤层矿井的生产具有很大借鉴作用。     

沿空留巷充填体宽度确定模拟研究

沿空留巷工艺的实施能够有效减小巷道的掘进量,增大巷道的利用率。但是由于巷道沿空留巷,受到顶板垮塌影响较大,本文在12106皮带顺槽沿采空区留着充填体的时候进行数值模拟,确定了充填体的最佳宽度,尽量做到减小劳动量,使充填效果满足要求,为类似地质条件巷道充填,提供参考。     

综放沿空掘巷窄煤柱合理宽度的研究

由于煤层厚度大、一次采全高后采场空间大、顶板压力高等原因,采用沿空掘巷时巷道围岩不稳定,围岩变形破坏严重。针对这一问题,以山西某矿10901采煤工作面为工程背景,采用数值模拟与理论计算相结合的方法,研究综放沿空掘巷合理煤柱宽度。首先,根据极限平衡理论的经验公式计算窄煤柱的合理宽度,得出窄煤柱的最小合理宽度为5.9m;利用UDEC6.0建立了沿空掘巷数值模型,分析了不同宽度煤柱的垂直应力和巷道顶板位移情况。当煤柱宽度为6m时,垂直应力峰值与煤柱宽度为5m时接近,顶板下沉规律与煤柱宽度为5m时基本相同。综合考虑经济成本因素,煤柱承载效果好、经济成本低的较优煤柱宽度为6m,与理论计算结果基本一致。