大采高工作面自燃灾害防治中的研究与应用

小煤柱属于典型的含裂隙煤岩体，在大采高工作面回采过程中，不断受到开采应力和集中应力的作用，使煤岩体强度极大下降，煤岩体的透气性快速加大，危及煤矿正常生产。注浆会提升煤柱强度与抗渗透性。岩体强度、抗渗透性的提高幅度及结构稳定性的维持，受岩块自身条件、注浆材料性能、注浆工艺的影响。利用注浆工艺加固围岩弱面及填充围岩裂隙，提高围岩的力学承载性能，加强围巷的承压力，确保采煤面顺利推采，对满足类似工程条件的综放工作面具有一定的借鉴和推广前景。     

断层破碎带化学注浆加固技术

东北大巷煤柱巷道在过断层破碎带时,顶板破碎严重,空顶大,通过采取化学注浆技术对巷道经行加固,改变了巷道围岩的力学性质,为巷道的安全快速掘进提供了有利条件。     

注浆技术在煤矿采区中的应用研究

采区是煤矿安全生产的重要组成单元,重要生产活动都在采区内组织开展。采区的生产系统安全、顶底板安全、瓦斯防治安全、地质构造安全等都影响矿井安全生产。注浆技术对采区的顶底板管理、瓦斯防治管理、地质构造管理等有积极作用。本文通过总结采区布置特点、采区注浆的技术要点,研究分析在煤层顶板、煤层底板、煤壁、煤柱、采空区等不同位置注浆的效果,对矿井采区注浆技术的应用提供借鉴。     

特厚煤层采场上方覆岩导水裂隙带高度的测定

特厚煤层采场上方覆岩导水裂隙带高度如何确定,关系着特厚煤层安全开采及保护煤柱留设等重大问题,开滦唐山矿业分公司与中国矿业大学联合开发,研制技术可行、操作方便的新工艺,解决了特厚煤层采场上方覆岩导水裂隙带高度的测定问题,为特厚煤层上方实现注浆减沉提供了注浆孔底部合理参数。一、特厚煤层采场上方覆岩导水裂隙带高     

MEA新型防灭火材料在火区控制中的应用

鹤壁中泰矿业有限公司自1992年采用综采、炮采放顶煤开采工艺以来，基本达到了高产、高效的目的。但由于放顶煤回采工艺的特殊性，工作面采空区自然发火问题日益严重，特别是工作面相邻采空区回采期间，由于隔离煤柱较薄，工作面推过后，隔离煤柱被压碎，致使后部采空区连成一片，形成漏风通道，导致采空区CO时有超限。鹤壁中泰矿业有限公司在采取采空区注浆措施及采空区外部开区均压的同时，     

大采高综采工作面回采顺槽支护方案优化设计

2301大采高工作面是二采区首采工作面,其开采顺槽均采用"锚-网-索-钢带"联合支护。在回采过程中,顺槽围岩变形较明显;通过现场实测,掌握了23012巷表面围岩变形情况,其中顶底板移近量为395mm,其中底鼓量为325mm,占了顶底板移近量的82.3%;两帮移近量为475mm,煤壁侧和煤柱侧帮壁变形较均匀。分析认为,底鼓是影响23012巷稳定性的主要因素,应采取措施对底板进行控制。结合国内支护经验,决定采用锚杆对底板进行控制,通过数值模拟比较了普通锚杆和注浆锚杆的底板加固效果,确定采用注浆锚杆进行底板加固,并确定了注浆锚杆间排距为1300×950mm,每排打设5根注浆锚杆。     

窄煤柱技术在平沟煤矿1603工作面的应用

平沟煤矿多煤层开采过程中留设25m大煤柱不但造成较大的煤柱损失,采出率低,还因煤柱留设宽度和位置不合理,不但造成本煤层在回采过程中煤柱受力状态较差、维护困难,对下部煤层的开采和巷道维护同样是一个严重的威胁。通过对本矿16-1煤层采空区边缘煤体受力分析,计算出支承应力的分布情况,把巷道布置在应力降低区,再根据开巷后的煤柱和煤体受力状况对煤柱宽度进行调整,得出1603轨道巷无煤柱掘巷的可行性。设计出合理的支护参数和瓦斯防漏措施。通过巷道掘进及工作面回采期间的矿压监测,采用窄煤柱护巷大大减小了煤柱宽度,提高了采出率,改善了煤柱煤体的受力状况,提高了掘进、回采期间的安全系数,产生了可观的经济效益和社会效益。     

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°。     

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。     

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。     

不同开采深度防冲煤柱留设数值模拟分析

针对某煤矿具体地质条件,采用数值模拟分析方法,得出该煤矿不同采深防冲煤柱合理留设宽度;模拟结果表明:该矿250m埋深煤层、350m埋深煤层和550m埋深煤层的煤柱,按照窄煤柱防冲原理,留设5m宽度护巷煤柱有利于防冲;宽度在20 ～ 25m时应力集中最高,冲击危险最大;按照宽煤柱防冲原理,宽煤柱最好在40m以上.现场试验表明该方法确定的煤柱宽度满足实际安全生产要求,科学、可靠,有效地预防了煤柱型冲击地压的发生.     

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。     

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。     

煤柱尺寸对沿空巷道稳定性影响研究

煤柱尺寸是影响煤柱稳定性及沿空巷道掘进和支护的主要因素。为了保证沿空巷道的稳定，留设煤柱尺寸成为关键问题。煤柱的宽度是从采空区右侧煤壁到沿空巷道左帮煤壁的水平距离，影响上一区段工作面回采产生的侧向支承压力对煤柱及巷道围岩破坏程度。以高头窑煤矿G3-1106工作面和G3-1107工作面辅助运输顺槽为工程背景，运用极限平衡理论计算出保护煤柱尺寸范围9.2～10.8m。运用FLAC3D数值模拟软件分析留设不同宽度煤柱时煤柱和巷道稳定性。结合理论分析和数值模拟结果显示留设10m煤柱符合要求。通过在巷道布置测站，结果表明：在10m煤柱下，巷道顶板及两帮围岩变形量较小，巷道基本保持稳定。巷道及煤柱稳定性随着煤柱尺寸增大，影响逐渐变小，最后处于稳定状态，煤柱过大会造成煤炭资源浪费，选择合理的煤柱尺寸十分必要。     

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。     

复杂地质条件中厚煤层煤柱回采施工技术研究与应用

邯郸市孙庄采矿有限公司是一座衰老矿井．近两年来主要靠回收煤柱维持矿井产量，中厚煤层煤柱产量占到矿井产量60％。孙庄矿井地质条件复杂．断层裂隙发育．煤层局部倾角大（最大倾角达40°），在回收中厚煤层煤柱时施工期间遇到的问题比较多．施工难度大，对安全构成了严重威胁．通过对六采区6·2煤柱回采，为衰老矿井在复杂地质条件下中厚煤柱安全回采积累了实践经验。     

近距离煤层群区段煤柱合理宽度研究

区段煤柱的合理留设有利于减少巷道围岩变形和降低支护难度,提高煤炭资源的回采率,在此基础上发展起来的沿空掘巷技术可以有效地解决这个问题,但对于近距离煤层群联合开采的特殊情况却不适用。本文首先对区段煤柱的结构进行了探测,巷道基本已处于无法维护的地步,煤柱变得松软破碎。考虑到围岩特征与土体等无黏性材料类似,故采用SMP破坏准则与平面应变法则计算出煤柱极限核区的宽度,再利用Kastner公式计算出煤柱塑性区宽度,从而计算出区段煤柱的总尺寸应该为8.53m。     

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。     

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。     

综放面合理煤柱宽度及巷道围岩控制技术探讨

优化支护参数、支护阻力和加大采空侧针对煤柱侧向约束力,在一定范围内提高巷道围岩与煤柱的整体承载受力能力,可以有效保证巷道的整体稳定性,为综放面合理煤柱宽度的确定提供了科学可靠的依据.