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厚黄土层极近距离采空区下相邻工作面相向开采时序研究 被引量：1
1
作者 杜君武 黄庆享 +1 位作者 韦业豪 王雨凡 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期207-219,共13页
针对厚黄土层极近距离采空区下2个相邻工作面相向开采应力叠加效应显著,工作面间煤柱易失稳诱发强矿压灾害问题,以陕北侏罗纪煤田海湾煤矿三号井2206工作面和王才伙盘矿2201工作面相向开采为工程背景,采用数值模拟方法分析了2个工作面... 针对厚黄土层极近距离采空区下2个相邻工作面相向开采应力叠加效应显著,工作面间煤柱易失稳诱发强矿压灾害问题,以陕北侏罗纪煤田海湾煤矿三号井2206工作面和王才伙盘矿2201工作面相向开采为工程背景,采用数值模拟方法分析了2个工作面相向开采前后上部覆岩应力环境及煤柱稳定性,揭示了不同开采时序下2个工作面的围岩应力叠加效应及巷道围岩变形破坏规律。研究结果表明:2−2上煤层开采后,房柱区顶板和煤柱较为稳定,长壁式采空区覆岩破坏使采空区内的应力降低,工作面间遗留煤柱垂直应力呈非对称分布,长壁式采空区侧垂直应力峰值高于房柱区侧;2−2煤层相邻工作面相向开采过程中,上部遗留煤柱集中应力和工作面采动应力的叠加效应影响工作面间煤柱和巷道围岩的稳定性,当2个工作面相向开采距离小于30 m时,仅2206工作面开采时煤柱最大垂直应力分别比仅2201工作面开采和2个工作面同时开采减小4.7%和10.0%;仅2206工作面开采时2206回风巷围岩变形量最小,2个工作面同时开采时巷道围岩变形量最大,2个工作面交错−20 m后煤柱应力及巷道围岩变形量基本趋于稳定。最后,结合现场开采实际情况,确定了相邻工作面相向开采时序,并通过物理模拟验证了其合理性。研究成果在现场进行了应用,效果良好,从而避免了工作面的搬家倒面和停产,取得了显著的经济效益,可为类似条件的工作面安全开采提供借鉴。 展开更多
关键词 厚黄土层 极近距离煤层群 工作面开采时序 应力叠加效应 煤柱稳定性
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短壁胶结充填开采房式遗留煤柱采场结构稳定性控制研究
2
作者 张云 张龙 +6 位作者 来兴平 曹胜根 杨彦斌 刘永孜 詹睿 白立丞 叶昊 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期357-372,共16页
房式开采遗留煤柱资源的呆滞和矿山固体废弃的排放严重制约着我国煤炭行业的绿色低碳转型升级。为此,以陕北矿区板定梁煤矿为工程背景,提出了一种"时序协同−煤柱置换"的短壁胶结充填采煤回收煤柱的工艺。首先基于极限强度理论... 房式开采遗留煤柱资源的呆滞和矿山固体废弃的排放严重制约着我国煤炭行业的绿色低碳转型升级。为此,以陕北矿区板定梁煤矿为工程背景,提出了一种"时序协同−煤柱置换"的短壁胶结充填采煤回收煤柱的工艺。首先基于极限强度理论,对房式开采遗留煤柱回收的安全应力进行核算;其次采用数值模拟研究自然垮落法管理顶板回收遗留煤柱过程中的失稳特征及顶板破断对采场稳定性的影响,建立短壁胶结充填采场力学模型,求解出确保直接顶不发生破断的临界充填体强度;最终开展力学试验分析胶结充填体的力学特性、破坏特征及微观特征,并结合实际工程提出了一套完整的短壁胶结充填采煤设计方法。结果表明:板定梁煤矿遗留煤柱安全应力值为11.78 MPa,具备安全回收的条件;基于自然垮落法管理顶板回收遗留煤柱的应力、塑性区分布特征及顶板破断分析,发现在回收过程中可能会引发“多米诺”链式失稳效应,并伴随有顶板大面积破断;并进一步提出短壁胶结充填采煤技术置换遗留煤柱,计算得到采场直接顶不发生垮落的临界充填体强度为8.97 MPa;基于此,获取充填材料中煤矸石∶粉煤灰∶水泥∶水的最优配比为3∶3∶1∶1,该配比下矸石颗粒级配较优越,水化产物致密填充骨料间隙,有效减少了孔隙率,显著提升力学性能,可满足板定梁煤矿安全回收煤柱需求;并对试验回收区域的短壁胶结充填采煤工作面生产系统和关键参数进行了可行性设计,并提出确保充填效果的控制措施。研究成果为我国煤炭行业“资源回收−生态保护−固废利用”一体化绿色低碳转型发展提供了可复制的工程范式。 展开更多
关键词 短壁胶结充填采煤 煤柱稳定性 弹性地基梁 房式开采 遗留煤柱
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近距离煤层同采切顶留巷耦合弱化矿压机理研究
3
作者 朱孔豪 杨永康 +2 位作者 徐学聪 李帅 胡国佑 《煤炭工程》 北大核心 2025年第8期79-87,共9页
针对近距离煤层同采时留巷矿压显现剧烈的问题,以山西交口煤矿9102和10102工作面同采切顶留巷为工程背景,建立近距离煤层同采的力学模型和切顶留巷力学模型,通过理论分析、数值模拟、工业试验等方法,明确了回采错距与切顶高度对留巷围... 针对近距离煤层同采时留巷矿压显现剧烈的问题,以山西交口煤矿9102和10102工作面同采切顶留巷为工程背景,建立近距离煤层同采的力学模型和切顶留巷力学模型,通过理论分析、数值模拟、工业试验等方法,明确了回采错距与切顶高度对留巷围岩应力的耦合弱化规律。确定了合理的开采错距与切顶参数:回采错距30 m、切顶高度6 m(层间距10 m)和11 m(层间距15 m)。现场试验结果显示,在层间距15 m时,10102运输巷道的切顶侧顶板变形量为71.61 mm,优化减小了38.2%,工作面端头处液压支架压力为25.47 MPa,优化降低了25.8%,表明优化效果良好。研究结果可为类似条件下的切顶留巷工艺提供理论依据和工程参考。 展开更多
关键词 近距离煤层 联合开采 切顶留巷 合理错距 切顶参数
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特厚煤层小煤柱综放开采瓦斯防治技术研究
4
作者 和树栋 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第4期44-50,共7页
为了解决特厚煤层小煤柱综放开采瓦斯涌出复杂、治理难度大的问题,以塔山煤矿8204综放工作面为研究对象,采用现场实测方法定量计算工作面瓦斯来源,通过数值模拟计算分析瓦斯分布特征及涌出规律,提出采用地面垂直井抽排技术治理工作面瓦... 为了解决特厚煤层小煤柱综放开采瓦斯涌出复杂、治理难度大的问题,以塔山煤矿8204综放工作面为研究对象,采用现场实测方法定量计算工作面瓦斯来源,通过数值模拟计算分析瓦斯分布特征及涌出规律,提出采用地面垂直井抽排技术治理工作面瓦斯,并确定最佳抽排时机。研究结果表明:小煤柱内部较为发育的裂隙为气体流动提供了通道,使得8206采空区与8204工作面之间存在气体对流现象,造成8206采空区的瓦斯大量涌出,成为8204工作面瓦斯主要来源,其占比高达62.0%;超前工作面20 m到滞后工作面120 m范围内,瓦斯抽采效果最佳;通过地面垂直井抽排瓦斯,工作面瓦斯浓度远小于临界报警值0.8%,有效降低了工作面瓦斯浓度。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放开采 小煤柱 瓦斯防治 地面垂直井 瓦斯抽排
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红树梁煤矿综放工作面煤厚变异区煤柱合理留设宽度研究
5
作者 李海波 张建 +2 位作者 宋一飞 邹凌雲 王承乾 《中国煤炭》 北大核心 2025年第6期39-48,共10页
在厚煤层开采中,合理的区段煤柱宽度对于减少煤炭资源浪费、提高矿井采出率具有重要的意义。以内蒙古红树梁煤矿6106综放工作面为工程背景,基于极限平衡法,计算得出工作面煤层分叉区、合并区的下区段煤柱的合理留设宽度应大于9.95 m。... 在厚煤层开采中,合理的区段煤柱宽度对于减少煤炭资源浪费、提高矿井采出率具有重要的意义。以内蒙古红树梁煤矿6106综放工作面为工程背景,基于极限平衡法,计算得出工作面煤层分叉区、合并区的下区段煤柱的合理留设宽度应大于9.95 m。确立了6种不同区段煤柱宽度下的数值模拟方案,分析了不同区段煤柱宽度下运输巷道在煤层分叉区、合并区的变形特征以及区段煤柱内垂直应力分布规律,得出巷道围岩变形量随着区段煤柱宽度的增大而减小,但区段煤柱宽度超过10 m后,继续增大虽然能继续降低巷道变形量,但效果有限。结合数值模拟分析结果与理论计算结果可知,当煤柱留设宽度大于10 m后,煤柱能保持其稳定性,在考虑经济性的前提下,最终确定工作面区段煤柱留设宽度应为10 m。 展开更多
关键词 综放工作面 区段煤柱 煤层分叉区 煤层合并区 红树梁煤矿
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极近距离煤层群下部煤层回采巷道布置及围岩控制技术研究
6
作者 孙健新 赵正军 《煤炭工程》 北大核心 2025年第8期16-23,共8页
针对极近距离煤层上部采空区及遗留煤柱制约下部煤层回采巷道布置、加剧维护难度的问题,以正利煤业14103工作面作为研究对象,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法,开展回采巷道合理布置及围岩控制技术的研究。结果表明:4^(-1... 针对极近距离煤层上部采空区及遗留煤柱制约下部煤层回采巷道布置、加剧维护难度的问题,以正利煤业14103工作面作为研究对象,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法,开展回采巷道合理布置及围岩控制技术的研究。结果表明:4^(-1)号煤层开采引发的底板最大破坏深度达11.46 m,大于4^(-1)号与4号煤层间8.75 m的最大间距,导致4号煤层顶板发生损伤破坏并形成碎裂顶板;4^(-1)号煤层遗留煤柱集中应力与4号煤层采动应力的叠加影响宽度为13.20 m;4号煤层围岩应力集中程度及塑性区范围随与煤柱距离的增大呈递减趋势,当距离达15 m时,二者均趋于稳定。现场实践验证:14103工作面回采巷道内错4^(-1)号煤层采空区边缘15 m布置,并采用“锚网索+W钢带+钢筋梯子梁”联合支护方案,可有效控制巷道围岩变形,确保4号煤层安全高效回采。 展开更多
关键词 极近距离煤层 下行开采 巷道布置 围岩控制 遗留煤柱
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多煤层开采卸压防冲效果数值模拟研究
7
作者 杨贵儒 李红平 +6 位作者 周雨 杨旭 刘江 王建淇 梁洪宝 卢安良 李振雷 《工矿自动化》 北大核心 2025年第5期96-104,共9页
现有多煤层开采卸压防冲研究多基于简化数值模型分析多煤层采动应力分布,难以真实反映复杂地质条件与煤层间物理力学相互作用,且对采空区与遗留煤柱叠加影响机制缺乏系统性表征。针对上述问题,以宽沟煤矿4组煤层开采为工程背景,通过数... 现有多煤层开采卸压防冲研究多基于简化数值模型分析多煤层采动应力分布,难以真实反映复杂地质条件与煤层间物理力学相互作用,且对采空区与遗留煤柱叠加影响机制缺乏系统性表征。针对上述问题,以宽沟煤矿4组煤层开采为工程背景,通过数值模拟研究了多煤层采空区、遗留煤柱等复杂空间结构体对下伏煤层开采的影响,结果表明:单组煤层开采时,遗留煤柱下方有明显的应力集中,采空区下方卸压效果显著;多组煤层开采叠加影响下,多个煤层采空区边界重叠处应力集中程度进一步增大,而遗留煤柱的上下方若存在采空区,则其应力集中将显著降低,造成该遗留煤柱投影下方煤层的应力降低从而出现卸压;采空区的保护卸压和煤柱的应力集中效应随煤层间距的增加而降低。依据煤层应力集中系数划定煤层保护卸压区及应力集中区,即当煤层应力集中系数为(0,1],(1,2],(2,3],(3,∞)时,分别对应卸压区或无影响区、弱影响区、中等影响区、强影响区;使用电震矢量监测仪对划定区域的电磁辐射及声发射能量进行测试,结果验证了保护卸压区及应力集中区划定的准确性。 展开更多
关键词 多煤层开采 卸压防冲 遗留煤柱 围岩应力 应力集中区
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煤层群下行开采底板应力演化规律与合理巷道错距研究 被引量：6
8
作者 丁自伟 巩欣伟 +4 位作者 张杰 李宇龙 蔡敏博 姬东 康萌 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期213-225,共13页
为解决近距离煤层开采遗留煤柱下伏回采巷道合理布置工程问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,基于半无限平面体理论建立遗留煤柱底板岩层应力分布力学模型,系统研究了遗留煤柱下伏底板岩层应力分布特征及减压区相对位... 为解决近距离煤层开采遗留煤柱下伏回采巷道合理布置工程问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,基于半无限平面体理论建立遗留煤柱底板岩层应力分布力学模型,系统研究了遗留煤柱下伏底板岩层应力分布特征及减压区相对位置关系,提出遗留煤柱非均布载荷影响的底板水平/垂向距离判别方法,揭示了遗留煤柱水平/垂向间距对下伏煤层回采巷道应力变化率的影响程度。结果表明:垂直应力集中是导致下伏巷道失稳的主控因素,以垂直应力变化量0.2γH作为评判应力影响程度的临界指标,探究了不同因素影响下的应力扰动程度,随着遗留煤柱尺寸、煤层间距、埋深与岩层垮落角逐渐减小,底板岩层应力影响深度呈递减趋势;随着水平错距增大,巷道围岩垂直应力值、应力变化率差值不断减小,界定两者数值低于0.2γH与0.01时,围岩达到可控稳定状态;现场试验21320回风巷采用外错式25 m进行实测验证,优化布置后巷道顶板相对位移量控制在45 mm以内,服务期间巷道围岩工况稳定,验证了所得安全错距的合理性。 展开更多
关键词 近距离煤层 遗留煤柱 非均布载荷 集中应力 应力变化率 合理巷道错距
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深埋倾斜特厚煤层窄煤柱护巷机理与围岩控制 被引量：7
9
作者 孟巧荣 王慧娴 +5 位作者 王朋飞 陈可夯 张建利 董恩远 高翔 侯伟 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期38-52,共15页
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,... 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。 展开更多
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
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浅埋近距离煤层过平行煤柱开采强矿压机理研究 被引量：4
10
作者 黄庆享 张谦 +2 位作者 贺雁鹏 陈苏社 王庆雄 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第5期1-12,共12页
为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析... 为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析了超前支承压力和支架载荷的转化规律,建立了“煤柱-间隔岩层台阶岩梁”耦合结构力学模型,得出了强矿压瞬间和顶板切落稳定后的支架载荷计算公式。研究结果表明:煤柱覆岩“倒梯形”结构的集中应力和载荷主要集中于煤柱后段,后段集中载荷是导致工作面过煤柱强矿压的根源;工作面进煤柱初期,煤柱应力表现为双峰;临近出煤柱时,应力集中为单峰,位于煤柱后段。工作面出煤柱4 m后,煤柱后区的超前支承应力系数达到峰值6.00,间隔层开始产生超前裂隙;出煤柱5 m时发生强矿压,煤柱应力下降43%。强矿压期间,煤柱应力传递至煤柱下7 m层位(间隔岩层关键层中部)下降了39%,表明顶板结构承担了相当大的载荷。基于间隔岩层台阶岩梁结构的理论计算,得出强矿压瞬间的支架载荷计算公式,按照煤柱平均应力计算得出支架载荷为22.9 MN/架,按照强矿压时刻煤柱后段应力计算得出支架载荷为24.1 MN/架;煤柱传递至支架的载荷仅为煤柱总载荷的12%~18%,仍超过现场支架额定工作阻力9.2 MN/架。因此,为防止压架,支架额定工作阻力需达到15 MN/架,或者对煤柱及间隔岩层结构进行处理,以保证安全开采。研究结果可为类似条件工作面过平行煤柱开采提供参考。 展开更多
关键词 浅埋近距离煤层 过煤柱开采 平行煤柱 动载传递 强矿压
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近距离煤层“上采下掘”巷道破坏分析及防治措施研究
11
作者 张海涛 《中国矿业》 北大核心 2024年第S01期338-344,共7页
“上采下掘”巷道主要受多次动压影响,矿压显现剧烈、支护难度大,上部煤层回采使得下部巷道准备困难,围岩变形加剧。本文以3201回风顺槽为工程研究背景,采用FLAC^(3D)软件,通过分析不同宽度煤柱垂直应力分布特征、下部巷道布置方式对其... “上采下掘”巷道主要受多次动压影响,矿压显现剧烈、支护难度大,上部煤层回采使得下部巷道准备困难,围岩变形加剧。本文以3201回风顺槽为工程研究背景,采用FLAC^(3D)软件,通过分析不同宽度煤柱垂直应力分布特征、下部巷道布置方式对其稳定性影响、相向“上采下掘”应力分布、时空关系等,为巷道布置、掘进提供设计依据。本研究方法可在类似条件的矿井提供参考。实践表明:“上采下掘”期间,巷道采用内错布置,上下进入扰动期后,停止上部回采,错峰施工,同时对下部巷道采取补强支护,可有效控制巷道的围岩变形。 展开更多
关键词 近距离煤层 上采下掘 数值模拟 补强支护
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特厚煤层垂直分层区段窄煤柱围岩稳定性及控制技术 被引量：12
12
作者 武超 王志强 +6 位作者 刘耀儒 李敬凯 耿新胜 林陆 李廷照 石磊 王鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3728-3744,共17页
针对特厚煤层垂直分层区段窄煤柱大变形失稳控制难题,采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法,对内蒙古老公营子煤矿特厚煤层窄煤柱围岩稳定性及控制技术展开研究。笔者在对窄煤柱内三向应力计算的基础上,基于摩尔−库伦破坏强度... 针对特厚煤层垂直分层区段窄煤柱大变形失稳控制难题,采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法,对内蒙古老公营子煤矿特厚煤层窄煤柱围岩稳定性及控制技术展开研究。笔者在对窄煤柱内三向应力计算的基础上,基于摩尔−库伦破坏强度得到窄煤柱平面应变的屈服准则,定性分析了窄煤柱破坏特征及损伤程度演化规律,进一步分析了区段窄煤柱失稳机理及其尺寸效应影响规律,最后给出区段窄煤柱围岩控制关键技术,并通过数值模拟及现场试验进行验证。研究成果表明:①窄煤柱中部破坏程度大于两帮,中部自顶端向下煤体破坏程度由严重向轻微发展。随着宽高比增大窄煤柱内破坏程度及严重破坏区域占比逐渐减小,当宽高比大于1∶1,窄煤柱中下部开始出现大范围的轻微破坏区,当宽高比大于5∶3,轻微破坏区占比超过50%。当黏聚力C≥3 MPa,或内摩擦角φ≥20°时,窄煤柱两帮破坏程度转变为轻微。②工作面回采巷道一侧为窄煤柱低强度承载区,在上部高应力作用下,大范围的低应力承载区煤体向巷道位移,造成两帮持续性大变形,进而影响顶板的稳定性。煤柱高度是中、底分层区段窄煤柱稳定的主控因素,窄煤柱宽高比增大,对高强度承载区承载强度影响程度较小,而低强度承载区承载强度增加较明显,合理的窄煤柱宽高比可平衡煤柱内高、低强度承载区比例,并提高承载强度。③分层窄煤柱留设需考虑工作面两侧采空时围岩稳定性,保证煤柱内部高强度承载区范围大于煤柱宽度及高度的一半,并通过联合加强支护措施使煤柱内形成由浅入深的多重联合控制区,共同维护煤柱的自稳能力。 展开更多
关键词 特厚煤层 垂直分层 窄煤柱 稳定性 围岩控制
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深部特厚煤层综放沿空掘巷煤柱优化及巷道支护 被引量：9
13
作者 彭林军 吴家遥 +3 位作者 何满潮 宫凯旋 陈东旭 徐顺钰 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期563-574,共12页
为研究深部大采高综放工作面窄煤柱沿空掘巷巷道矿压控制问题,以国能宁煤集团枣泉煤矿2^(-2)特厚煤层130203大采高综放工作面回风巷道为背景,基于实用矿山压力理论,建立了巷道围岩内、外应力场动态结构力学模型,运用理论计算和数值计算... 为研究深部大采高综放工作面窄煤柱沿空掘巷巷道矿压控制问题,以国能宁煤集团枣泉煤矿2^(-2)特厚煤层130203大采高综放工作面回风巷道为背景,基于实用矿山压力理论,建立了巷道围岩内、外应力场动态结构力学模型,运用理论计算和数值计算针对不同尺寸煤柱煤体应力对比分析,将原留设15 m护巷煤柱缩小至5 m进行了煤柱优化。结果表明:在稳定的内应力场掘巷有利于巷道的稳定性,避免了顶板事故及冲击地压相关灾害的发生,现场5 m小煤柱护巷工程应用中,130203回风巷道小煤柱侧变形量为1050 mm,实体煤帮变形量为400 mm,两帮呈现不对称性变形,底板局部底鼓量为1400 mm;深部特厚煤层综放开采沿空掘巷采用5 m小煤柱护巷方案设计正确,极大改善了巷道围岩的应力环境,整体设计满足生产要求,现场应用良好。130203工作面小煤柱沿空掘巷技术成功应用,为矿井开采提供了可靠的科学依据。 展开更多
关键词 深部特厚煤层 大采高综放开采 沿空巷道 煤柱优化 巷道支护
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浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采强矿压显现规律 被引量：4
14
作者 孟永兵 黄庆享 +4 位作者 贺雁鹏 范东林 陈苏社 韦业豪 王君 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期245-255,共11页
浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采容易发生强矿压压架事故,严重影响工作面安全高效开采。以榆家梁煤矿43207工作面和石圪台煤矿2^(-2上)102及2^(-2上)103工作面为背景,采用理论分析、物理模拟和现场实测相结合的方法,根据间隔岩层厚... 浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采容易发生强矿压压架事故,严重影响工作面安全高效开采。以榆家梁煤矿43207工作面和石圪台煤矿2^(-2上)102及2^(-2上)103工作面为背景,采用理论分析、物理模拟和现场实测相结合的方法,根据间隔岩层厚度和煤柱应力传递影响角,提出了过煤柱阶段划分判据,重点分析了不同间采比G、水力压裂程度条件下,过平行煤柱不同阶段的矿压显现特征。结果表明:由于上覆遗留煤柱及倒梯形覆岩结构的作用,导致煤柱影响阶段来压时支架平均载荷最大,进煤柱阶段次之,出煤柱阶段最小,强矿压位置主要集中在出煤柱影响阶段范围;间采比越小,工作面过煤柱采动期间来压时支架平均载荷越大,间采比G=5.5较G=10在进煤柱阶段、煤柱影响阶段和出煤柱阶段分别增大14.6%、14.2%和23.5%,动载效应越明显;间采比对周期来压步距影响不大,总体上煤柱影响阶段的周期来压步距是进出煤柱阶段的1.6~2倍,周期来压步距越大造成顶板悬伸长度增大,导致工作面来压时支架载荷明显。根据过煤柱阶段不同水力压裂范围的矿压规律分析,压裂后的支架平均载荷较未压裂减小11.2%~15%,来压步距减小7.8%~20.3%,水力压裂效果较明显,可有效地降低工作面过煤柱采动的强矿压风险,为类似开采条件的强矿压控制提供借鉴意义。 展开更多
关键词 浅埋近距离煤层 过平行煤柱 强矿压显现 间采比 弱化效果
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大倾角近距离煤层综采运输巷断面形状与支护参数优化 被引量：2
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作者 潘坤 鞠文君 +4 位作者 王俊超 贾后省 侯彪 王银伟 张志明 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期12-22,共11页
针对大倾角近距离煤层巷道在多次剧烈采动作用下,巷道围岩频繁出现非对称变形破坏致使围岩控制困难的问题,以代池坝煤矿31233运输巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟、现场监测等综合研究方法,研究了大倾角近距离煤层开采下3种断面形... 针对大倾角近距离煤层巷道在多次剧烈采动作用下,巷道围岩频繁出现非对称变形破坏致使围岩控制困难的问题,以代池坝煤矿31233运输巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟、现场监测等综合研究方法,研究了大倾角近距离煤层开采下3种断面形状巷道围岩变形破坏机理,进一步确定并优化了最佳非对称屋顶形巷道断面形状。研究结果表明:在大倾角近距离煤层剧烈采动情况下,无论巷道断面形状如何变化,其围岩破坏形态均呈现为最大破坏深度位置朝向顶板,且由于靠近上层工作面区域内塑性区扩展应力敏感性较强,导致该区域塑性区范围和深度达到最大,但3种断面形状巷道整体围岩破坏规律和塑性区分布范围有着明显差别;与拱形巷道、斜顶直角梯形巷道不同的是,非对称屋顶形巷道可根据巷道围岩条件变化来改变左帮、右帮高度以及左坡顶、右坡顶角度,使得巷道围岩整体应力分布趋于合理化,提升围岩破坏可控性的同时提高了巷道断面利用率。据此,提出了基于巷道围岩塑性区分布的非均匀控制方法,并进行了现场工程应用,优化断面形状前后技术经济指标对比结果表明非均匀支护方式对控制围岩变形效果明显,研究结果可为同类型大倾角近距离煤层巷道断面形状选择与支护设计优化提供有效科学依据。 展开更多
关键词 大倾角 近距离煤层 回采巷道 巷道断面形状 巷道支护
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近距离薄煤层群首采层卸压瓦斯协同抽采技术研究 被引量：5
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作者 倪廉钦 李忠备 +3 位作者 高杰 付光胜 张晓玉 袁安营 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期70-77,共8页
为有效解决近距离薄煤层群开采首采层上、下邻近层大量卸压瓦斯涌入的治理问题,以某煤矿为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,研究近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯运移规律,并根据富集特征确定卸压瓦斯抽采钻孔的空间位置。研究... 为有效解决近距离薄煤层群开采首采层上、下邻近层大量卸压瓦斯涌入的治理问题,以某煤矿为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,研究近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯运移规律,并根据富集特征确定卸压瓦斯抽采钻孔的空间位置。研究结果表明:首采层开采覆岩导气裂隙带最大发育高为10.3~23.2 m。设计超大直径顺层预抽钻孔高0.8 m,宽2.08 m;顶板定向长钻孔终孔最优抽采位置为垂直距离开采层顶板15.0~23.0 m,水平距离回风侧20.5~27.5 m;2条埋管抽采最佳错距为距底板高1.1,1.7 m,深入采空区11.3,20.8 m。优化后的布置参数应用于现场实践,试验工作面回采期间上隅角瓦斯体积分数保持在0.7%以下。研究结果能够实现近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯高效抽采,保证矿井安全高效生产。 展开更多
关键词 近距离薄煤层群 裂隙发育 协同抽采 超大直径顺层钻孔 顶板定向长钻孔 埋管抽采
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中组煤上覆煤层开采冲击荷载扰动下底板破坏深度研究 被引量：2
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作者 晁腾跃 华心祝 朱晔 《中国矿业》 北大核心 2024年第1期138-146,共9页
为研究近距离煤层中上煤层开采冲击荷载扰动下底板破坏发育情况,采用理论计算、数值模拟、现场观测等方法观察近距离煤层开采扰动下底板破坏范围,以半无限平面体理论结合摩尔-库伦破坏准则及屈服条件为基础,分析了顶板垮落冲击动荷载及... 为研究近距离煤层中上煤层开采冲击荷载扰动下底板破坏发育情况,采用理论计算、数值模拟、现场观测等方法观察近距离煤层开采扰动下底板破坏范围,以半无限平面体理论结合摩尔-库伦破坏准则及屈服条件为基础,分析了顶板垮落冲击动荷载及静载作用下工作面底板下任意一点应力状态,计算得出底板破坏深度17.32m;对近距离煤层开采进行数值模拟,走向方向推进25m后,原位塑性区发育基本稳定,底板塑性区在逐步回采过程中发育呈现以煤壁下方塑性区“先垂直后水平扩散”特点,底板最大破坏深度16.12m;采用钻孔呈像法对工作面采动前后底板破坏进行观测,工作面下方底板破坏深度范围在16.85m附近,分析得出中组煤层61煤层开采扰动对下煤层62煤层、63煤层顶板稳定性造成破坏,验证了冲击荷载理论模型的可靠性,开采62煤层、63煤层需加强顶板支护。研究结果为近距离煤层开采扰动下底板破坏对下煤层影响范围提供参考。 展开更多
关键词 数值模拟 底板破坏 开采扰动 冲击荷载 近距离煤层
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近距离下层煤开采区段煤柱合理错距研究 被引量：5
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作者 毛华晋 《煤炭工程》 北大核心 2024年第5期24-30,共7页
为了研究近距离煤层群开采形成的煤柱群合理错距问题,以山西甘庄煤矿8~#和11~#煤层为研究背景,采用理论计算的方法,构建了煤柱群合理错距的力学计算模型,利用数值模拟研究了区段煤柱的应力扰动特征和合理错距长度,并通过现场应用验证了... 为了研究近距离煤层群开采形成的煤柱群合理错距问题,以山西甘庄煤矿8~#和11~#煤层为研究背景,采用理论计算的方法,构建了煤柱群合理错距的力学计算模型,利用数值模拟研究了区段煤柱的应力扰动特征和合理错距长度,并通过现场应用验证了研究的科学合理性。研究表明,煤柱群应力扰动范围可分为3个区,分别为应力集中区、应力扰动区、应力叠加区,应力分布范围受煤柱应力传递角、层间距和上煤柱留设宽度影响,且与层间距成线性关系,与煤柱应力传递角成三角函数关系,层间距对煤柱合理错距长度的影响最大。由数值模拟和理论计算得到,区段煤柱的合理错距长度为40 m,同时采用YHY30本安型钻孔应力计对现场展开监测,监测数据与理论分析结果接近,验证了研究的准确性。 展开更多
关键词 近距离煤层群 区段煤柱 合理错距 应力传递 煤柱群
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浅埋工作面过煤柱群强矿压防治技术研究 被引量：2
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作者 史佳斌 《中国煤炭》 北大核心 2024年第9期54-61,共8页
针对我国西部地区浅埋工作面过上覆采空区遗留煤柱群时极易造成工作面强矿压、支架稳定性差、动载现象明显等难题,以上湾煤矿22104工作面回采过上覆1^(-2)号煤层旺采区集中煤柱为研究背景,采用理论分析和数值模拟研究采空区遗留煤柱失... 针对我国西部地区浅埋工作面过上覆采空区遗留煤柱群时极易造成工作面强矿压、支架稳定性差、动载现象明显等难题,以上湾煤矿22104工作面回采过上覆1^(-2)号煤层旺采区集中煤柱为研究背景,采用理论分析和数值模拟研究采空区遗留煤柱失稳时载荷传递机制与下伏煤层工作面坚硬顶板悬顶长度的时空关系,通过采用层间弱化技术调控坚硬顶板悬顶长度以实现工作面过煤柱群强矿压控制。研究结果表明,通过水力压裂减小层间坚硬顶板悬顶长度可以弱化煤柱载荷失稳向下伏工作面的冲击性传递,采用数值模拟研究层间坚硬顶板弱化及未弱化条件下悬顶长度差异性对工作面应力传递规律的影响,得出层间坚硬岩层弱化后悬顶长度减小可以明显缓解工作面围岩应力环境,结合22104工作面的弱化效果验证了防治技术的可行性,为浅埋工作面过煤柱群强矿压防治技术研究提供了理论基础。 展开更多
关键词 浅埋煤层 采空区遗留煤柱 覆岩破断 强矿压 水力压裂
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浅埋极薄煤层无煤柱开采覆岩运移与地表损伤特征研究 被引量：2
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作者 李斌 陈金拴 +1 位作者 贺炳伟 皮国强 《煤炭工程》 北大核心 2024年第4期104-111,共8页
为了探究浅埋极薄煤层切顶卸压无煤柱开采与常规留煤柱开采覆岩运移与地表损伤区别,以子长矿区浅埋极薄煤层为背景,基于关键层理论,得到了硬岩破断距及覆岩的垮落高度临界值的计算公式,结合3DEC数值模拟及现场试验,对比分析了无煤柱开... 为了探究浅埋极薄煤层切顶卸压无煤柱开采与常规留煤柱开采覆岩运移与地表损伤区别,以子长矿区浅埋极薄煤层为背景,基于关键层理论,得到了硬岩破断距及覆岩的垮落高度临界值的计算公式,结合3DEC数值模拟及现场试验,对比分析了无煤柱开采与留煤柱开采条件下浅埋极薄煤层覆岩运移破断及地表损伤特征,确定了极薄煤层覆岩两带高度。结果表明:当工作面回采达到60 m时,两带发育高度基本稳定,当大于60 m时,工作面后方覆岩裂隙由开裂逐渐闭合,裂隙区随工作面回采向前方移动,两带高度稳定在24.6~27.7 m;相较于常规留煤柱开采,切顶留巷无煤柱开采方式下覆岩呈连续移动变形,可有效修复煤层开采工作面两侧非连续移动变形导致的覆岩裂隙及地表损伤裂缝,消除了常规留煤柱开采方式下相邻工作面间区段煤柱两侧覆岩裂隙,现场观测较好地验证了该结果。 展开更多
关键词 浅埋极薄煤层 无煤柱开采 覆岩运移 地表损伤
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