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《中国煤炭地质》2020,(5)
条带煤柱长期承受覆岩载荷,同时受采空区积水、邻近采动等因素的影响,发生失稳的可能性大大增加。条带煤柱失稳导致覆岩与地表再次运动,成为地表灾害的潜在隐患。为了对条带煤柱覆岩运动演化特征进行深入分析,以典型地区条带开采采空区覆岩运动演化特征为研究对象,运用FLAC3D软件对条采采空区覆岩的应力响应机制及移动变形规律进行了分析研究。研究结果表明:条带煤柱失稳后,煤柱顶板垂直应力由双峰变为单峰,峰值且相较于失稳前增加;地表沉陷量及水平移动均出现大幅度增加,对地表建构筑物构成极大危害。通过研究条采采空区覆岩应力响应机制及移动变形规律能够对条带开采区域地表下沉进行精准预测,对防治条带开采时煤柱失稳造成灾害提供了理论依据,同时对地表建构筑物的建设及安全防护提供科学指导。 相似文献
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基于室内试验的条带煤柱稳定性研究 总被引：3，自引：0，他引：3
对建新矿13煤进行了室内力学性质研究,研究了煤岩的尺寸效应,得到了建新矿13煤煤岩体单轴抗压强度为 6.928 MPa;进行三轴压缩试验确定该层煤符合摩尔-库仑弹塑性力学模型。以试验研究结果为基础,结合建新矿的实际情况,在选定采出条带宽度25 m时,应用FLAC3D对条带开采进行煤柱应力和地表最大下沉分析,并研究煤柱稳定性。结果表明选择20 m宽度的煤柱时,可以保持煤柱稳定性。基于室内煤岩试验研究的结果,采用数值模拟的方法,通过多方案条带开采研究煤柱安全性,在减小煤柱尺寸的同时,确保煤柱安全稳定,避免仅仅使用经验公式计算带来的盲目性。 相似文献
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条带煤柱的抗滑稳定性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
本文给出了走向条带开采条带煤柱抗滑稳定性分析的力学模型。提出了确定条带煤柱稳定性主要影响因素的敏感性分析法。通过峰峰矿务局九龙口矿的条采实例。介绍了走向条带煤柱抗滑稳定性分析的方法与步骤。 相似文献
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随着我国煤炭资源去产能整合煤矿的增多，复采工作面临空窄煤柱采动失稳问题日益凸显，已严重制约矿井安全高效生产。为此，针对辛安煤矿复采1402工作面辅运巷道5号钻场临空窄煤柱稳定性控制的工程难题，运用数值模拟与理论分析相结合的方法，探究5号钻场临空窄煤柱稳定性采掘扰动响应特征，提出5号钻场临空窄煤柱动态注浆加固技术方案并开展现场应用和效果检验。研究结果表明:1402工作面辅运巷道掘进对5号钻场临空窄煤柱稳定性影响较小；在1402工作面回采期间，距5号钻场18~6 m范围，临空窄煤柱集中垂直应力由非对称马鞍形分布逐渐过渡为拱形分布；距5号钻场6 m时，临空窄煤柱承载叠加垂直应力超过煤体强度，塑性区完全贯通，极易破坏失稳；现场采用MP364型注浆材料及专用注浆设备对5号钻场临空窄煤柱前后5 m区域进行加固，动态注浆始终超前工作面10 m，通过深孔窥视和气体监测手段验证临空窄煤柱良好的封堵固化效果，保障了工作面安全回采，为我国整合矿井类似条件下煤柱稳定性控制提供借鉴和参考。移动阅读 相似文献
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侧向支承压力分布、资源回收率以及煤柱和巷道的稳定性是大采高综放面区段煤柱宽度留设要兼顾的因素,为了确定大采高综放面区段煤柱宽度,以某矿8103面为工程背景,首先,采用理论计算和现场应力监测等方法确定大采高综放工作面倾向支承压力分布规律,得出应力降低区宽度约为8 m,原岩应力区为巷帮侧28 m外。其次,采用工程类比方法确定大采高综放工作面巷帮外侧煤体严重破裂区宽度约为4 m。最后,采用FLAC3D数值软件分析了下区段工作面回采时窄煤柱（6、8 m）和宽煤柱（28、30 m）的应力场、位移场及塑性区特征,获得不同煤柱宽度时巷道和煤柱力学特征。研究表明：当煤柱宽度6 m和8 m时,在采动支承压力下煤柱几乎无承载能力,且巷道变形量较大;当煤柱宽度28 m和30 m时,在采动支承压力下煤柱中央仍有一定的弹性核,煤柱保持稳定且巷道变形量较小。综合考虑资源回收、巷道稳定性、次生灾害控制等因素,确定大采高综放工作面区段煤柱宽度为28 m。 相似文献
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采前煤柱稳定性研究是工作面冲击危险性评估和开采方案设计的关键。以山东某矿深井巨厚砾岩条件工作面开采遗留煤柱为背景,采用案例调研、理论分析、数值模拟和工程实践等方法,对巨厚岩层-煤柱协同变形机制及其煤柱稳定性进行了研究,建立了巨厚岩层-煤柱协同变形的简化力学模型,探讨了引起煤柱变形的主要应力来源和变形形式,推导了在协同变形条件下煤柱的应力-应变关系。以此为基础,综合煤柱煤体应力、围岩稳定性和变形特征等条件,提出了煤柱整体失稳的力学判据。研究结果表明：巨厚岩层-煤柱失稳诱发冲击与煤柱的位置、尺寸和上覆岩层运动或变形关系密切,上覆岩层运动或变形是诱发煤柱失稳的动力因素;巨厚岩层-煤柱的变形主要包括受集中力F压迫的协同挠曲压缩变形和受集中力G作用的重力沉降变形,二者保持内在协调性;巨厚岩层下煤柱整体失稳的工程判据为煤柱煤体平均支承应力p超过其平均极限支承强度Rc（p≥Rc）;评估得到遗留的50 m煤柱具有强冲击危险性,并通过优化开采设计,取得了良好的效果。该研究成果对相似条件煤柱留设及其稳定性分析具有参考意义。 相似文献
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《岩土力学》2017,(10):3009-3016
为解决厚煤层综放双巷布置工作面巷间煤柱的留设问题,以某矿四盘区4301工作面运输顺槽与辅助运输顺槽之间的煤柱为工程背景,首先对巷间煤柱进行理论分析:一次采动影响后将巷间煤柱沿倾向划分为采动影响区、相对稳定区和锚杆支护区,应用极限平衡理论分析得出了一次采动影响区的宽度为2.82 m,进而得出巷间煤柱的宽度为7.83 m。其次,应用数值模拟的方法系统地分析了宽度分别为4、6、8、10、12、15、20 m时,在两次采动影响下巷间煤柱的应力演化、破坏、巷道围岩变形规律;一次采动影响后,随着煤柱宽度增大,髙应力由实体煤向煤柱内转移;给出了最大临界尺寸、最小临界尺寸的定义,并指出巷间窄煤柱宽度应小于最大临界尺寸。综合分析数值模拟研究结果,同时结合理论分析结果及煤柱留设原则,最终确定巷间煤柱宽度为8 m。最后,通过现场工程实践验证了所确定的巷间煤柱宽度的合理性。研究结果对类似条件下综放双巷布置工作面巷间煤柱宽度的确定具有参考意义。 相似文献
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特厚煤层小煤柱沿空掘巷数值分析及应用 总被引：1，自引：0，他引：1
沿空掘巷开采技术成功的关键主要取决于采场覆岩稳定的时间和沿空掘巷的位置。采场采动岩体运动导致围岩应力重新分布,动态采场应力作用于围岩并使其状态发生灾变是发生矿山灾害的根本原因。特厚煤层分层综采巷道布置（包括内错、外错和垂直）,合理确定煤柱尺寸、巷道支护方式和参数选择能够最大可能发挥围岩的自承能力,是提高巷道稳定的重要保证。在稳定的内应力场范围内布置小煤柱护巷,能够明显提高巷道围岩稳定状态,减少巷道维护费用。通过理论分析、数值模拟和现场实测等方法,对特厚煤层下分层沿空掘巷小煤柱不同巷道布置设计,通过煤柱的应力、应变和位移进行对比分析,确定特厚煤层下分层沿空掘巷合理的巷道位置和煤柱尺寸及上覆岩层防控技术,并得到工程验证是正确可靠的,从而为特厚煤层小煤柱开采技术提供了重要的科学依据。 相似文献
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为研究深部近距离煤层群下向卸压开采高应力演化的特征,根据潘二煤矿深部近距离煤层群8煤和6煤地质与开采技术条件,设计了下向卸压开采的二维相似材料模拟试验模型,对8煤和6煤开采引起的采动应力进行监测。系统分析了8煤下向开采与6煤开采后的采场围岩采动应力、岩层运移及不规则煤柱对采动应力演化的影响,获得了近距离煤层群8煤下向卸压开采的顶底板采动高应力演化特征及6煤回采期间覆岩运移、采动应力裂隙演化和来压特征,得出了下向卸压开采不规则煤柱对采动应力、裂隙分布的影响规律。研究不仅为以采动高应力演化为主导作用的煤岩动力灾害防治提供了理论基础,也为卸压开采采场参数设计与优化提供了技术支撑。 相似文献
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Numerous sudden surface collapses induced by shallow partial mining in the Datong Jurassic coal seam have caused fatalities, significant property losses and brought about harmful results to the environment. By introducing efficient pillar widths and using the Voronoi diagram, irregular pillar stability can be estimated rationally. Theoretical analysis and numerical simulation demonstrate that the failure of a single pillar increases the load on surrounding pillars. If the magnitude of the transferred load is sufficiently high, the adjoining pillars will also fail in a chain reaction. This can be interpreted by the merger of inner stress arches combined with the external stress arch. In this paper, the evolution mode of sudden surface collapse caused by shallow partial mining is proposed and has been verified by ‘similar material simulation.’ Finally, the potential of sudden surface collapse is determined and an example of collapse prediction and prevention of surface building damage with relocation is given. 相似文献
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矿井初步设计中边界防隔水煤岩柱留设探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
针对一些矿井初步设计中留设边界防隔水煤岩柱不合理而引发矿井老空水矿难的现实,探讨了影响矿井间边界防隔水煤岩柱安全稳定性的因素,提出应充分考虑煤岩柱受覆岩应力破坏变形、覆岩受采动影响产生岩移破坏等,综合分析计算煤柱有效稳定性弹性核区宽度、覆岩导水裂缝带上限岩柱宽度及其抗静水压能力等,择优选取留设矿井边界防隔水煤岩柱。以济宁煤田济宁二矿与三矿边界煤柱的留设为例,计算其边界煤柱留设尺寸为99.56m,较原设计的40m有较大出入,据此对两矿井边界隔离煤柱进行了相应调整,确保了矿井的安全生产。该方法也可用于矿井留设采区、区段隔离煤柱的计算。 相似文献
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回采巷道煤柱与底板稳定性分析 总被引：2，自引：0，他引：2
将老顶和老底视为加载系统,分析了回采巷道煤柱和底板岩层的相互作用及稳定性,并提出了底板岩层产生滑移的条件。认为回采巷道底鼓一般不是底板岩层在垂直应力作用下向巷道内滑移所致。 相似文献
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深部岩柱在动态扰动下力学响应的数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
在复杂应力状态下对深部岩柱动态扰动的力学响应进行了数值模拟。通过改变侧压系数,来改变岩柱所受的地应力状态,进而分析不同应力状态下岩柱对外界动力扰动的力学响应;通过改变动态扰动的作用时间,来分析动态扰动时间的变化对处于不同应力状态下的岩柱稳定性的影响。数值模拟结果表明,动态扰动对巷道岩柱破坏的触发与岩柱所处的地应力状态密切相关,侧压系数越小,外界的动态扰动对其影响就越明显。动态扰动的作用时间也是影响巷道岩柱稳定的重要因素,随着应力波作用时间的延长,动态扰动给巷道稳定性带来的影响越大。 相似文献
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低标号充填体对采矿环境结构稳定性作用机制研究 总被引：2，自引：0，他引：2
运用ADINA有限元分析软件,计算分析了3种不同充填高度时的低标号充填体对采矿环境结构稳定性的作用机制。结果显示,分层内随着充填高度增加,结构稳定性具有如下规律：（1）人工顶柱拉应力最大值逐步降低,受力状况逐步得到改善;（2）人工矿柱拉应力首先转化为压应力,然后逐步增大,承载能力逐步得到提高,但达到某一充填高度后,人工矿柱的承载能力增长缓慢,继续充填对提高矿柱承载能力意义不大;（3）人工底柱由受矿柱的挤压作用转变为受充填体的重力作用,拉应力最大值呈现先降低后上升变化规律。综合考虑经济、安全等因素,低标号充填体存在一个最合理的充填高度（2.8 m）。研究结果为采矿环境结构安全施工提供了科学依据。 相似文献
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Numerical Investigation of the Dynamic Mechanical State of a Coal Pillar During Longwall Mining Panel Extraction 总被引：2，自引：1，他引：1
Hongwei Wang Yaodong Jiang Yixin Zhao Jie Zhu Shuai Liu 《Rock Mechanics and Rock Engineering》2013,46(5):1211-1221
This study presents a numerical investigation on the dynamic mechanical state of a coal pillar and the assessment of the coal bump risk during extraction using the longwall mining method. The present research indicates that there is an intact core, even when the peak pillar strength has been exceeded under uniaxial compression. This central portion of the coal pillar plays a significant role in its loading capacity. In this study, the intact core of the coal pillar is defined as an elastic core. Based on the geological conditions of a typical longwall panel from the Tangshan coal mine in the City of Tangshan, China, a numerical fast Lagrangian analysis of continua in three dimensions (FLAC3D) model was created to understand the relationship between the volume of the elastic core in a coal pillar and the vertical stress, which is considered to be an important precursor to the development of a coal bump. The numerical results suggest that, the wider the coal pillar, the greater the volume of the elastic core. Therefore, a coal pillar with large width may form a large elastic core as the panel is mined, and the vertical stress is expected to be greater in magnitude. Because of the high stresses and the associated stored elastic energy, the risk of coal bumps in a coal pillar with large width is greater than for a coal pillar with small width. The results of the model also predict that the peak abutment stress occurs near the intersection between the mining face and the roadways at a distance of 7.5 m from the mining face. It is revealed that the bump-prone zones around the longwall panel are within 7–10 m ahead of the mining face and near the edge of the roadway during panel extraction. 相似文献
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Qing Yu Jinrong Ma Hideki Shimada Takashi Sasaoka 《Geotechnical and Geological Engineering》2014,32(4):821-827
In order to find the relationship between the shaft lining stability and the coal extraction operation, a 3D numerical model of strata layers and shaft lining was established for simulating the influence of coal extraction operation on shaft lining. Certain factors including mining depth, safety pillar width, mining width and mining height were taken as the influence factors in the simulation. The results indicated that the coal extraction could lead to the initiation of the failure in the aquifer and rock layers. As the mining depth increases, the shear strain increment in aquifer becomes small. In this case, the distance between mining panel and aquifer should be larger than 220 m and the safety pillar width should not <70 m. The maximum principal stress in aquifer had a little relation to mining operations. The mining panel width should not exceed 50 m without any support. 相似文献
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利用有限差分程序FLAC建立连续和并排的两类非均质矿柱模型,对矿柱在动力载荷循环作用下的破坏过程进行全时程动力分析。将加卸载响应比(LURR)理论引入矿柱动力稳定性分析中,以施加的动力载荷对矿柱作用的周期性变化作为加载量,以矿柱特征点的位移变化和破坏单元的弹性应变能的演化规律作为响应参数,建立矿柱的加卸载响应比模型,确定矿柱在动力载荷作用期间的加卸载响应比时间序列。计算结果表明,矿柱整体上处于稳定状态和趋于失稳时,其加卸载响应比Y值表现出不同的特征,通过对Y值的分析对矿柱的稳定状态进行评价,预测是否临近峰值承载能力,表明在矿柱动力破裂过程数值模拟分析中引入加卸载响应比是矿柱破坏力学行为研究的一种方便而有效的方法。 相似文献