煤柱尺寸对巷道围岩变形和破坏状况研究

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复杂条件下小煤柱动压巷道变形控制研究

引言：随着煤炭资源的日益枯竭，煤矿采掘深度不断加深，煤层压力也越来越大，煤矿安全问题日益突出。

其中，小煤柱动压巷道变形是煤矿安全中的一个重要问题。

本文将从复杂条件下小煤柱动压巷道变形控制研究的角度出发，探讨如何有效地控制小煤柱动压巷道变形。

一、小煤柱动压巷道变形的原因小煤柱动压巷道变形是由于煤柱受到地压力的作用，导致煤柱变形，从而引起巷道变形。

而煤柱受到地压力的作用是由于煤层压力、煤柱自重、采煤工艺等多种因素综合作用的结果。

二、小煤柱动压巷道变形的危害小煤柱动压巷道变形会导致巷道变形，从而影响煤矿的正常生产。

同时，巷道变形还会导致煤矿安全事故的发生，给煤矿生产和人员安全带来极大的威胁。

三、小煤柱动压巷道变形控制的方法1. 采用支护技术支护技术是控制小煤柱动压巷道变形的主要方法之一。

在巷道支护方面，应采用高强度、高刚度的支护材料，如钢筋混凝土、钢支撑等。

同时，还应根据巷道的实际情况，采用不同的支护方式，如锚杆支护、喷锚支护等。

2. 采用预应力技术预应力技术是一种有效的控制小煤柱动压巷道变形的方法。

通过在支护材料中施加预应力，可以提高支护材料的刚度和强度，从而有效地控制小煤柱动压巷道变形。

3. 采用数值模拟技术数值模拟技术是一种先进的研究小煤柱动压巷道变形的方法。

通过建立巷道变形的数学模型，可以模拟巷道变形的过程，从而预测巷道变形的趋势和规律。

同时，还可以通过数值模拟技术，优化支护方案，提高支护效果。

四、结论小煤柱动压巷道变形是煤矿安全中的一个重要问题。

为了有效地控制小煤柱动压巷道变形，应采用支护技术、预应力技术和数值模拟技术等多种方法综合应用。

同时，还应加强煤矿安全管理，提高煤矿安全意识，从而保障煤矿生产和人员安全。

煤柱宽度对综放回采巷道围岩破坏场影响分析

ｐｌａｓｍｉｌｏｍｐｓｔｒｃｒｆｃｄｐｌｅｅｄ．ｒｌｐｒｒａｅｃａｉｌｄｓｍｏｅｔａｅｐｉａｉｌｉｒａｎｙｃｏｉｅｆａｔｅｏｕｔｕｎａｕｌ—ｘｔｎｒ｝ｅａｐｏｐｔｏｐｌａｗｉｔｉｒｎｔｌｒｉｌｒｈｈｈｌｈｔｉｒｓｒｅｏｂｏｏｌｐｅ，ｌａｄａｅｆｉｎｔｄｂｔｔｘｐｉｒａｉｓｂａｉｒｔｅｓｔｓｔａｓｐｅｅｖｄｔｅｎｔｃｌａｓｄｅｋｅｎｄｓｌ－ｇｉｅｕｅｍａｌａｖｏｄｅｒｎｇｍｏｅｓｒｓｕｈｌｈｈｖｎｅｓｓａｌｙａｉｇｌｓｔｂｉｔ．ｉ
ｉｔｇａｅｅｏａｉｎａｄｆａｔｒ，ｍｉｄｅｗｉｔｓｓｐ￣ｈｉｒｓｕｅａｄｅｒｓｎｌｓｉａｅｎｃｌｎｅｒｔｄｄｆｒｔｏｒｃｕｅｍｎｄｌｄｕｐｏｈｇｈｐｅｓｒｎｄｗｉｒｐｅｅｔｅａｔｃｌａａｉｏａｒ
ｓｒｏｎｉｇｒｃｓ１ＵｌｅｈｎｚｄｔｐｃａａｉｇｍｉｉｇｕｒｕｄｎｏｋｎｔｌｍＣａｌｅｏ — ｏｌｃｖｎｎｎｙ
ＸＩＧｕｎ．ｉｎＹＡＮＧ，ＣＨＡＮＧｕｃｉＥａｇ】ａｇ，’ 【ＩＫｅＪ－ａ
文章编号：１０—５２２０２０７ —４０８０６（０７０－１３）０
煤柱宽度对综放回采巷道围岩破坏场影响分析

采矿论文-沿空巷道围岩变形破坏机理及稳定性分析

第二章沿空巷道围岩变形破坏机理及稳定性分析巷道围岩变形破坏是巷道失稳的外在表现，研究沿空巷道变形破坏机理是研究巷道失稳的前提与基础。

因此，本章通过通过理论分析、数值模拟结合现场观测研究沿空巷道围岩变形破坏特征，归纳出其影响因素，为研究沿空巷道失稳机理及巷道控制技术打下基础。

2.1沿空巷道围岩应力分布规律巷道表面位移、破坏表现为巷道顶底板及两帮的变形破坏，在沿空掘巷围岩结构中小煤柱的变形失稳是整个巷道变形失稳的重点，围岩结构的应力变化引起巷道的变形，因此有必要对沿空掘巷的围岩结构的应力变化进行深入分析。

有研究表明，沿空掘巷在掘进及回采期间巷道围岩应力表现出一定的规律性[24-27]。

（1）顶板①垂直应力在巷道的掘进期间，由于破坏了巷道原来的应力平衡状态，引起应力重新分布。

垂直应力沿着顶板层面呈现非均匀状态，巷道中部的垂直应力明显较低，而在煤帮附近应力较高，这是因为由于巷道开挖形成了类似于压力拱的结构存在。

在巷道从掘进到稳定期间，垂直应力在整个层面上都有不同程度的降低，这就造成了顶板的变形主要发生在中浅部围岩，且优以顶板的中部破坏严重。

②水平应力在受到本工作面采动影响时，水平应力有明显的上升。

顶板中应力的明显上升，由于压曲作用的存在，致使巷道中垂直应力增大，顶板将在大范围内下沉和变形。

（1）小煤柱帮掘巷前靠近上工作面采空区部分为破碎区，靠近巷道部分为原来承受高压的弹性区与塑性区，掘巷后煤体应力急剧降低，发生破坏而卸载，产生向巷道方向的位移。

①垂直应力在小煤柱与巷道顶板的交界处，垂直应力呈现基本一致性，靠近采空区一侧的煤体因破坏而卸载，应力水平较低。

靠近巷道一侧煤体应力相对较高，垂直应力明显集中，受回采时影响达到最大值。

②水平应力沿小煤柱宽度方向，应力分布呈现明显的区域性，从靠近采空区侧依次分为破裂区、塑性区和弹性区。

具体见图2-1，在煤柱两侧存在破裂区，应力承载能力小。

在巷道掘进及稳定期间，水平应力沿煤柱高度方向上的分布呈现一致性，应力集中程度较低，在受本工作面采动影响时，在煤柱高度范围内水平应力均有不同程度增加的趋势。

二次动压巷道围岩变形与合理煤柱宽度留设研究

二次动压巷道围岩变形与合理煤柱宽度留设研究【摘要】在现场监测的基础上，针对城南煤矿F2103工作面受二次采动影响巷道围岩变形破坏的特征进行了研究，监测获得了巷道变形与破坏规律。

借助FLAC3D对不同煤柱尺寸下巷道围岩应力进行了数值模拟，在此分析基础上，对未采工作面提出了合理的煤柱尺寸，为类似条件下巷道围岩控制和提高煤炭回收率方面提供了借鉴和参考。

【关键词】二次动压；矿压监测；数值模拟；煤柱尺寸在煤矿巷道中，70%~80%的巷道受到采动影响[1]，表现形式复杂多样，如巷道强烈底鼓、围岩变形难以控制，在多次采动形成的动压影响下，给巷道的维护及后期工作面准备带来了困难，逐渐成为制约煤矿集约化生产的瓶颈。

1工程地质概况城南煤矿一采区辅助采区东部为F2101工作面（已采）；西部为F2105综采工作面（已采）；南部为T2209工作面（已采）；北部为F2103工作面（待采），见图1。

采区胶带顺槽、轨道顺槽均沿二2煤层掘进，煤层平均厚度为3m，以亮煤为主。

煤层顶底板岩性为：局部有伪顶，随采随冒；直接顶为细粒砂岩，平均厚度3.29m，灰白色，以石英为主，长石次之。

老顶为砂质泥岩，灰黑色，砂粒分布不均匀，中间夹杂粉砂岩条带。

直接底为砂质泥岩，平均厚度0.37m，砂质分布均匀。

老底由细粒砂岩、粉砂岩组成，平均厚度为13.65m，主要成分为石英，长石次之，斜层理发育。

采区巷道在掘进过程中并未出现异常矿压显现，顶底板及两帮收敛变形量在100mm左右，也无底鼓显现。

随着F2105综采工作面的回采结束，采区巷道两帮变形量均较大，底鼓量大，帮部锚杆出现压脱、网断裂、顶板加固锚索压脱等现象，且后期加固用的绞架发生严重变形。

2采区巷道现场监测针对一采区辅助采区巷道在掘进及采区工作面回采过程中出现的压力大、巷道维护困难等一系列情况。

为了摸清采区巷道的围岩变形特征，并保证回采巷道的正常维护及后期使用制定切实可行的方案，对采区巷道围岩变形情况进行综合监测[2,3]。

小保当煤矿强动压巷道破坏机理与围岩控制研究

小保当煤矿强动压巷道破坏机理与围岩控制研究摘要：强动压条件影响下沿空巷道围岩稳定性控制问题一直是制约煤矿高产高效的难题，本文结合小保当煤矿现场工程地质条件，运用理论分析、数值计算以及现场矿压数据观测相结合的方法，对强动压巷道围岩破坏机理及控制技术展开研究。

结果表明：（1）通过分析巷道强动压显现以及变形破坏特征，认为煤柱帮出现大变形主要由于经历了两次采动压力影响，顶板破断结构产生破坏叠加效应，顶板来压剧烈，从而导致帮部煤体性质差，以及支护结构锚固生根点未处于稳定煤体；（2）数值模拟结果表明：两次采动过程中巷道受非对称性压力作用，两次动压影响条件下工作面在走向方向上基本顶的破断引起超前段矿压显现剧烈，由于回风巷与工作面相邻，形成较为明显的偏向于煤柱一侧的应力分布特征；（3）提出了强动压条件下煤柱帮大位移限制补强控制技术以及竖向桁架锚索强化技术，通过煤帮深部稳定围岩的小变形控制巷道外部的大变形，解决强动压条件下大变形沿空巷道帮部变形；（4）提出了巷道补强支护方案，将方案应用于现场实践后，煤柱帮侧变形破坏得到有效控制，未再出现整体倾斜性变形，巷道断面满足工作面推进要求，工程实践取得了成功。

关键词：强动压显现；破坏机理；采动应力；支护结构；围岩控制中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：Research on failure mechanism and surrounding rock control of strong dynamic pressure roadway in Xiaobaodang coal mineCHEN Zhen1, LI Pan1, SI Jianfeng1(1.Shaanxi Xiaobaodang Mining Co., Ltd., Yulin 719000, China)Abstract:The surrounding rock stability control of gob side entry under the influence of strong dynamic pressure has always been a problem restricting the high yield and high efficiency of coal mine. Combined with the engineering geological conditions of xiaobaodang coal mine, this paper studies thesurrounding rock failure mechanism and control technology of strong dynamic pressure roadway by using the methods of theoretical analysis, numerical simulation and field measurement. The results show that: (1) through theanalysis of strong dynamic pressure behavior and deformation and failure characteristics of roadway, it is considered that the large deformation of coal pillar is mainly due to the influence of twice mining pressure, the damage superposition effect of roof fracture structure, and the severe roof pressure, which leads to the poor quality of coal body in the wall, and the anchor rooting point of support structure is not in the stable coal body; (2) The numerical simulation results show that: in the process of two mining, the roadway is under the action of asymmetric pressure, and the strike of the working face isbasically broken during two mining, which controls the mine pressure behavior in the super front section, and the roadway is close to the working face, showing obvious stress distribution characteristics of the side of the coal pillar; (3) The large displacement limit Reinforcement Control Technology of coal pillarside under strong dynamic pressure and the vertical truss anchor cable reinforcement technology are proposed. The large deformation outside the roadway is controlled by the small deformation of the deep stable surrounding rock ofthe coal side, and the deformation of the gob side roadway with largedeformation under strong dynamic pressure is solved; (4) The roadwayreinforcement support scheme is put forward. After the scheme is applied to the field practice, the roadway deformation is obviously controlled, and the overall inclined deformation does not appear again. The roadway section meets the requirements of working face advancement, and the engineering practice is successful.Key words:Strong dynamic pressure behavior;Failure mechanism；Mining stress; Supporting structure；Surrounding rock control1 引言我国煤矿每年井工开采需要大量的巷道为工作面服务，其中百分之七十以上是动压巷道[1]。

极近距离中厚煤层联合开采煤柱破坏演化规律与尺寸研究

维普资讯
煤
炭
工
程
２００８年第２期
极近距离中厚煤层联合开采煤柱破坏演化规律与尺寸研究
陈连军，文志杰，李大勇
（ …东科技大学矿山灾害预防控制省部共建教育部重点实验室，山东青岛２６１）６５０
本呈塑性状态；内边缘即靠近本区段煤体部分，在距工作面４ｍ左右开始进入塑性破坏状态；煤
柱宽度在６～ｍ之间时中部存在一定范围弹性核，得出适合东大煤矿条件的合理煤柱宽度应为６８
～
８ｍ，对指导类似的工程施工有一定的指导意义。
关键词：极近距离；数值模拟；煤柱；弹性核
摘
要：文章采用现场煤体应力测试和有限元模拟结合的方法，以东大煤矿极近距离中厚பைடு நூலகம்
层开采条件为依据，对巷道在工作面开采时巷道围岩的受力和变形特征进行了分析。结果表明，
煤柱的破坏情况受煤柱宽度影响较大，小煤柱外边缘，即临近上区段采空区部分受回采影响已基
ｒａｏａｌｉｔｆｄｓｒｔｓｂｅｅｓｌｃａｐｌｒｓｉｂｅｆｒＤｎｄｏｌｎｈｕｄｂ～８，Ｉｃｎｂｓｄｆｒｅｓｎｂｅｗｄｈｏｉｔｃｕｌｖｌｍａｌｏｌｉａｕｔｌｏｏｇａｃａｍｉｅｓｏｌｅ６ｉｌａｍｔａｅｕｅｏ
中图分类号：Ｔ３３Ｄ２
文献标识码：Ａ
文章编号：１７ — ９９２０）２０６－６１０５（０８０－６００４

沿空掘巷煤柱合理宽度与巷道支护技术的研究

沿空掘巷煤柱合理宽度与巷道支护技术的研究文章以山西省朔州市南阳坡矿大采高工作面为研究背景,依托“(编号：2013FSX064)煤柱优化设计与加固技术及动压影响下安全监测的研究”,运用理论分析、数值模拟和现场的监测的方法对煤柱的变形特征和巷道围岩控制技术进行系统的研究。

针对南阳坡矿的特殊情况,通过此次项目的研究,建立一套完整的煤柱留设方法和巷道的安全监测技术,为以后南阳坡煤矿的开采提供可靠的理论和技术支持。

文章研究的主要内容和研究成果如下：(1)通过对煤柱的应力状态分布的论述,分析了护巷煤柱和区段间煤柱周围的松散区、塑性区以及原岩应力区分布情况。

通过岩石单轴抗压试验,基于抗剪强度理论,得到了煤的基本物理力学参数,并结合相关理论和试验数据,分别对3“层和5“层留设煤柱宽度进行了计算。

3“层理论计算结果为13 m,5#层理论计算宽度为19m。

(2)运用MIDAS GTS 对3“层和5“层煤柱留设的稳定性进行了数值模拟,分析了巷道顶板、底板和邦部的位移。

确定3“层煤柱宽度宜为15 m,5“层煤柱宽度宜为25 m。

并分析了3“层回采对5#层巷道稳定的影响。

研究结果表明：若5“层煤柱布置在3#层煤柱正下方,5#层巷道稳定受3#层回采影响,不利于巷道的支护。

最不利位置为巷道布置在煤柱下方,巷道受力过大,维护困难且易于破坏。

宜将不同煤层的煤柱错开布置,有利于煤柱的稳定和巷道维护,煤柱中心错开距离宜为60m。

(3)使用MSC-400锚杆(索)测力计和数显式收敛计对3“层断面1和断面2进行锚杆(索)受力监测和巷道变形监测。

监测结果显示,锚杆受力约在23 d之后稳定,锚索受力约在20 d之后稳定。

巷道顶板中间的锚杆(索)受力最大。

巷道掘进过程中测站处围岩变化趋势为短期逐渐增大后增量开始减小,整个过程变形均较小。

监测结果说明：结合相关理论采用“锚—网—带”的支护形式对巷道的支护非常有效,煤柱留设宽度合理。

煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术

一、深部巷道围岩力学特征
1、高应力环境：在深部巷道中，由于埋深较大，围岩承受的地应力远大于浅部巷道。高应力环境下，围岩的变形、破裂等可能性增加，对支护结构的要求也更高。
2、复杂的岩体结构：深部巷道穿越的地质环境复杂多变，会遇到各种不同特性的岩体。包括硬岩、软岩、断层、节理等，这使得围岩的力学行为更加复杂。
然而，本次演示的研究仅为初步探讨，仍存在不足之处，例如未能全面考虑复杂的矿山地质条件、未能涵盖所有可能的控制方法等。在今后的研究中，将进一步完善相关内容，为煤矿安全生产提供更有针对性的指导。
参考内容
引言
随着煤炭资源的不断开采，矿井向深部延伸已成为必然趋势。然而，深部开采过程中面临着复杂的应力环境和高风险的地质条件，给巷道围岩控制带来巨大挑战。因此，深入了解深部煤矿应力分布特征和巷道围岩控制技术对于提高矿井安全性和开采效率具有重要意义。
3、影响因素分析表明，围岩稳定性受多种因素影响，如地层厚度、地层岩性、采煤机工作参数、巷道断面形状及支护方式等。在采煤工作面及巷道掘进过程中，应综合考虑各种因素，以制定有效的稳定性控制措施。
4、稳定性控制方法主要包括加强支护设计、优化巷道断面形状、采用高强度材料等。通过这些措施的实施，可以有效地提高深部巷道围岩的稳定性，降低围岩变形破坏的风险，提高矿山安全生产水平。
本研究采用数值模拟和物理模拟相结合的方法，对深部巷道围岩变形破坏机理和稳定性控制原理进行深入研究。首先，利用数值模拟软件对采煤工作面及巷道围岩的应力分布特征进行模拟分析，并利用物理模拟实验对数值模拟结果的准确性进行验证。其次，结合现场监测数据，对围岩变形破坏规律进行研究，并分析影响因素。最后，提出稳定性控制方法，并对控制效果进行验证。

不同宽度区段煤柱巷道围岩结构及变形机理研究

不同宽度区段煤柱巷道围岩结构及变形机理研究【摘要】在不同宽度区段内，对综放工作面回采巷道的围岩结构特征及其变形破坏进行研究具有重大的理论意义和实际应用价值，如它可以提高回采率、减少成本、确保矿井的安全生产等。

研究不同宽度区段内煤柱巷道围岩结构及变形机理也是煤矿支护中的关键任务。

本文通过对不同煤柱宽度情况下巷道力学特性的分析，来分析巷道的围岩结构，以此得到煤柱巷道围岩变形破坏的机理。

【关键词】煤柱巷道；围岩结构特征；变形机理；支护前言煤炭作为我国的重要能源，在社会生产和人民生活中占有着重要的地位。

我国煤炭资源目前的形势是总体储量大、资源丰富，但是巷道所在地层的开采条件十分复杂，地层的特点也各种各样，所以很难对巷道进行开掘。

因此，正确理解煤柱巷道围岩的结构和破坏机理，能够有效地领悟巷道支护理论，并且选取合理的支护方案，来降低开采煤矿的成本以及保证生产的安全性。

1 研究的原理及意义1.1 研究的意义我国研究巷道围岩结构及变形机理的历史悠久，尤其是在最近五十年期间，随着人民经济水平的提高和科技的快速进步，我国对不同宽度区段内煤柱巷道围岩的结构及变形机理的研究和控制方面取得了较高的成就，也吸引了众多国外领域人士前来瞻仰。

很多地质工作者在这个领域不断的进行研究探索，通过各种形式的试验、理论研究等等，均取得了较为丰硕的研究成果。

目前，煤柱巷道围岩结构及变形机理研究成果主要有：越来越贴近实际地理解并认识了回采巷道的矿压特征；越来越全面并完善的掌握了煤柱巷道围岩与支护作用之间的相互关系。

因此，研究不同宽度区段煤柱巷道围岩结构及变形机理，有利于对巷道进行维护，降低生产成本，减少煤矿的损失率，也对提高综合开采效率和采区回采率有着十分重要的意义。

1.2 研究方法本文首先运用弹性力学、岩石力学建立理论结构力学研究模型，得到在不同工作面上不同宽度区段煤柱巷道围岩与支护系统的动态演化规律，再使用数值模拟的方法研究它在时间和空间上的联系，然后再通过现场监测、室内实验的方法进行巷道稳定性分析并得出结论。

矿井巷道变形破坏原因分析及设计施工研究

矿井巷道变形破坏原因分析及设计施工研究摘要：我国是能源大国，煤炭资源储量极为丰富，但美中不足的是这些煤炭资源中约有70%以上的储量却深埋于地下，这给煤炭资源的开采利用带来了很大的困难以及许多技术上的难题，人们只有通过巷道才能进入地下储煤空间进行开采作业，并将这些煤炭资源输送至地面。

很多巷道往往位于地下深处，不仅承受着巨大的地压，面临着复杂的围岩应力，而且还经常受到水、风等破坏因素的侵蚀，在长期的环境影响和开采扰动下，则容易使巷道产生不同程度的开裂、变形、底鼓等现象，甚至出现围岩塌落，严重威胁到了井下巷道作业人员、生产设备和通信、通电线路的安全。

我们必须在巷道的设计阶段加以重视，通过优选巷道层位，优化巷道断面设计，加强巷道支护等措施，才能降低相关破坏因素的影响，减少巷道的破坏变形和维修维护费用，确保井下人员、设备安全，生产正常进行。

关键词：矿井巷道；变形破坏原因；设计研究1复杂巷道围岩破坏特征1.1复杂巷道类型按照矿山地质概况、地质条件、围岩的特性、开采情况、机械条件等，复杂巷道分为3类：①软岩巷道。

岩石软弱、破碎、松散、膨胀；在巷道中，具有顶板软、底板软和煤层软的特点。

②复杂构造巷道。

在形成地质的历史进程中，由于岩层构造应力场的作用与变化，产生了诸多断层不一致的大小节理裂隙。

在逆断层、向斜、背斜轴部、断层尖灭处都有残余应力存在，对围岩稳定性具有强烈影响。

③高应力大变形巷道。

深井巷道指埋深大于700m，围岩的压应力、剪应力远远超过能承受的极限值与允许值，使其位于“潜塑性”状况，在围岩产生大变形时支护愈加困难。

1.2围岩变形及结构（1）由于巷道结构性极差，巷道在不同位置时，出现的裂隙及离层不尽相同，在对受到严重破坏的岩体结构钻孔加固过程中，常伴随塌孔、卡钻等现象。

在对围岩位移进行监测时，体现了围岩变形特性及差异性特点。

防止围岩失稳、控制围岩变形时，需要事先制定好相关的对策方案，按照相关的规范判断巷道围岩的分类等级，对不同等级的围岩实施不同的控制方案。

不同煤柱宽度对围岩应力与变形影响模拟研究

关于煤柱合理留设宽度问题，前人做了大量的研究，总结出了很多确定煤柱合理尺寸的方法＿１ ’ ：１）由大量实测结果的数理统计、归纳推理得出不稳
定围岩条件下护巷煤柱尺寸。２）运用矿山压力规律及留设各种煤柱的方法及经验公式对煤柱的合理尺寸进行分析。３）用现场实测煤柱支承压力分布方法
・
山西焦煤科技
ＳｈａｎｘｉＣｏｋｉｎｇＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｎｏ．１０
０ｃｔ。２０１４
试验研究・
不同煤柱宽度对围岩应力与变形影响模拟研究
程度 ¨ ｊ，合理的煤柱宽度直接决定了煤炭的采出率，同时影响到巷道的使用效率和维护成本。因此，合理
确定护巷煤柱的宽度对提高采区采出率和维护工作
面安全生产有着非常重要的意义。
岩及砂质泥岩，底板多为泥岩。
２模型建立及参数选取１）模型几何尺寸：模型走向长１６０ｍ，倾向３４５
理的区段煤柱尺寸在１４～１６ｍ。
关键词大采高；区段煤柱；合理留设；数值模拟中图分类号：ＴＤ３１５．３文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２— ０６５２（２０１４）１０— ００１２— ０３
２１０１工作面不同宽度区段煤柱下巷道围岩应力与运

崔木煤矿特厚煤层采动巷道围岩变形规律及控制技术研究

崔木煤矿特厚煤层采动巷道围岩变形规律及控制技术研究井下巷道是井下开采的生命线,承担着井下的运输、通风、行人的重任,巷道支护效果的好坏将直接影响井下的安全生产。

本文综合应用现场调查、理论分析、数值模拟、实验室实验和现场试验等方法,系统研究了崔木煤矿北翼回风大巷围岩的变形规律和变形特征,并提出了合理的控制技术,主要研究内容和研究结果如下:（1）深入现场调查、搜集巷道的变形特征以及支护状况,从结果来看,巷道左帮（靠近21306工作面侧）存在整体移进且帮中的变形量明显大于帮顶和帮脚,巷道底鼓也相当严重,对此为了更好的制定支护方案,在现场采用空芯包体应力解除法进行了地应力测试,经测定最大主应力大小为24.3MPa,方位角为268.5°,与巷道的夹角为74.5°,还对煤层和顶板岩石进行了物理力学参数测试。

（2）由于北翼回风大巷与21306工作面的回采方向几乎平行,为了维护巷道围岩的稳定性,需要确定合理的保护煤柱宽度,利用FLAC<sup>3D</sup>数值模拟软件模拟了保护煤柱宽度为20m、30m、40m、50m、60m、80m时巷道围岩的变形规律和应力分布规律,研究结果表明在保护煤柱宽度为80m时,巷道围岩受到的影响较小,而如果按照原来设计的工作面长度,保护煤柱宽度最小仅有45m,为了维护大巷的长期稳定,缩短了工作面的长度使得保护煤柱增加到95m;北翼三条大巷会产生相互影响也需要确定保护煤柱模拟结果表明当巷道之间的距离大于40m时,相互影响较小,现场大巷相互之间的距离都大于40m,所以大巷之间的保护煤柱不需要增加。

（3）在全煤层巷道中,半圆拱形断面更加利于维护巷道的长期稳定,所以将新掘巷道的断面形状都改为半圆拱形断面;根据模拟结果采用分类支护的思想选择了两种方案分别应用于不同的巷道条件;根据现场巷道容易发生底鼓的特性,采取了切板切槽配合锚索的控底技术。

（4）根据研究结果,在现场展开工业性试验,对原有巷道能够满足使用要求的,对巷道进行加固,对于不满足使用要求需要全断面扩修和新掘巷道根据实际情况合理使用两种支护方案,在现场安装测站检测巷道围岩的控制效果,从现场安装的三个测站所得的测试数据来看,顶底板最大移进量在236mm,两帮最大移进量为163mm,能够满足使用要求。

煤柱集中载荷特征及其对巷道围岩应力的影响

煤柱集中载荷特征及其对巷道围岩应力的影响张绪言1,张百胜1,康立勋1,李宏星2(1.太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;2.山西兴新安全生产技术服务中心,山西太原030024)摘　要:煤层群开采时经常会出现下层巷道与上层煤柱交叉、重合现象,由于煤柱对载荷的向下传递作用,将对下层巷道围岩的应力分布造成影响。

首先根据弹性理论分析了煤柱集中载荷在底板中的分布规律,然后应用数值模拟方法分析对比了普通巷道与煤柱下巷道围岩的应力状态,分析了煤柱集中载荷下巷道围岩的应力特点。

关键词:集中载荷;应力分布规律;围岩应力;巷道中图分类号:T D322 文献标志码:A 文章编号:1008-4495(2009)05-0006-03收稿日期:2008-08-07;2009-07-16修订基金项目:国家自然科学基金资助项目(507024);山西省青年科技研究基金资助项目(2007021024)作者简介:张绪言(1980—),男,山东济宁人,博士研究生,主要从事矿山压力及其控制方面的研究工作。

E -mail:zxy -0@ 。

煤层群开采时经常会出现下层巷道与上层煤柱交叉、重合现象,由于煤柱对载荷的向下传递作用,将对下层巷道围岩的应力分布造成影响[1]。

因此,研究煤柱集中载荷下底板岩层内的应力分布规律,对了解下部邻近煤(岩)层巷道的受力状况,以及对下部煤(岩)层巷道选取合理的支护方案具有指导意义。

笔者主要对煤柱集中载荷下底板岩层内的应力分布规律进行了理论分析,同时采用数值模拟方法分析了煤柱集中载荷下巷道围岩的应力分布特征。

1　煤柱集中载荷下底板岩层内的应力分布规律视煤(岩)体为均质的弹性体[2-4],应用弹性理论进行分析,如图1(a )所示,集中载荷p 在半无限平面体内任意一点(θ,r )的应力可用极坐标表示:σy =2p co s 3θπrσx =2p sin 2θcos θπr σxy =2p sin θco s 2θπr(1)用直角坐标表示:σy =2p πy3(x 2+y 2)2σx =2pπyx2(x 2+y 2)2τxy=2pπxy2(x 2+y 2)2(2)图1　不同载荷条件下底板受力计算图・6・通过叠加原理推广到自由边界上受均布载荷作用的情况,见图1(b ),即均布载荷作用下底板岩体内的应力计算公式为σy =q πarctan x +L /2y -arctan x -L /2y +y (x +L /2)y 2+(x +L /2)2-y (x -L /2)y 2+(x -L /2)2σx =q πarctan y +L /2x -arctan x -L /2y -y (x +L /2)y 2+(x +L /2)2+y (x -L /2)y 2+(x -L /2)2τxy=qπy 2y 2+(x +L /2)2-y 2y 2+(x -L /2)2(3)式中:q 为作用于底板岩体上的均布载荷,M Pa ;L 为煤柱宽度,m 。

大采高工作面护巷煤柱留设宽度论文

大采高工作面护巷煤柱留设宽度论文摘要：回采巷道护巷煤柱留设20m时比较安全，巷道受到采空区周围支承压力影响较小，巷道变形破坏较小，有利于巷道维护。

护巷煤柱15m时煤柱承载的支承应力较大，巷道变形破坏较严重，不利于巷道的维护。

回采巷道一侧的护巷煤柱用于隔离采空区和维护巷道，是上个回采工作面采空区和巷道边缘支承压力的主要承载体，所以煤柱的变形破坏对巷道成型维护及顶板岩层控制有极大的影响。

研究表明[1]：煤柱的尺寸大小直接影响到巷道受动压破坏变形程度，煤柱尺寸的大小直接影响到回采巷道在回采期间的稳定性，合理的煤柱尺寸确定是工作面开采设计的重要部分。

1 工程地质条件王庄煤业3502回风顺槽沿3#煤煤层顶底板掘进，巷道断面为矩形，巷道宽5m，高5m，直接顶为4.76m厚砂质泥岩，基本的为5.30m 厚的细砂岩，直接底为2.63m厚的灰黑色泥岩，基本底为2.20m厚的细砂岩。

煤层厚4.20～6.07m，平均厚5.08m，煤层埋深360m，倾角4°-6°，属于近水平煤层。

巷道与3501回采工作面采空区相邻，中间相隔15m护巷煤柱，3502回风顺槽掘出后受3501回采工作面采动影响，巷道两帮起鼓严重，巷道断面宽度由5.0m收缩到2.5m左右，局部巷道两帮移近量达到3.0m。

2 计算模型及参数选取本次计算采用FLAC3D模拟软件对3501采空区周围煤壁支承压力以及3502回风顺槽布置不同位置时巷道围岩应力及变形破坏机理进行模拟分析。

2.1 建立计算模型设计模型几何尺寸为3#煤设计模型几何尺寸为150m×50m×40m（x×y×z）。

其中煤层走向方向为模型x方向，倾向方向为y方向，铅垂方向为z方向。

模型边界条件具体界定如下：以分析王庄矿区3501采空区及3502回风顺槽所在的3#煤层底板以上20m作为上边界，3#煤层顶板以下20m作为下边界，采空区左边缘实体煤壁为60m，3501采空区占模型长度90m，采空区90m以外对左侧煤壁的影响可以忽略不计，因此不用建在模型之内[2]。

沿空留巷巷道围岩变形破坏特征及影响因素研究

沿空留巷巷道围岩变形破坏特征及影响因素研究陈鹏飞【摘要】为了研究沿空留巷巷道围岩变形破坏特征及影响因素,采用理论研究、数值模拟和现场实测相结合的方法,研究了沿空动压巷道围岩结构分类、沿空动压巷道围岩变形破坏特征以及围岩变形破坏影响因素.研究得出:巷道围岩层位的物理力学性质与护巷煤柱侧开挖空间的差异,把沿空动压巷道分为8个类型;围岩破坏主要集中在岩性较弱的巷道顶板以及护巷煤柱侧;影响巷道稳定性的主要因素有巷道开挖顺序与布置、构造应力、巷道支护、两次动压.研究对沿空动压巷道在采动影响下的围岩控制技术和破坏失稳机理提供了技术支持.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】4页(P159-162)【关键词】沿空留巷;巷道围岩;变形破坏特征;巷道稳定性;护巷煤柱【作者】陈鹏飞【作者单位】河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿,河南禹州 461670【正文语种】中文【中图分类】TD3220 引言早在20世纪50年代，国内已经开始了对沿空掘巷和沿空留巷的无煤柱护巷技术的研究，在围岩控制和矿压显现规律方面，取得了大量的成果，促进了无煤柱技术开采的发展。

国内外学者对沿空留巷巷道围岩变形破坏特征及影响因素进行了大量的研究，臧英新等[1]对二次沿空巷道留巷支护方式及围岩变形规律进行了研究，采用快速连续观测法对回采期间巷道的围岩变形进行现场实测，分析了巷道破坏原因为地质条件复杂且前期支护参数不合理，根据煤巷预拉力支护理论，确定了采用“高强度、高刚度、高预紧力”锚杆、深浅孔注浆、锚索补强的联合支护方案；董春亮等[2]研究了沿空留巷巷道围岩变形量的影响因素，采用灰色关联度理论分析了巷道断面大小、煤层倾角、工作面长度、充填体宽度、采高、采深等因素对两帮移近量、顶底板移近量的影响程度。

1 沿空动压巷道围岩结构分类沿空动压巷道围岩结构分类[3-6]：①受到工作面回采的影响，巷道状态为动压巷道；②巷道一侧已经开挖，巷道围岩处于非原岩应力状态，巷道状态为沿空巷道。

大采高小煤柱回采巷道围岩控制机理研究

大采高小煤柱回采巷道围岩控制机理研究目前，虽然对大采高小煤柱回采巷道围岩的稳定及控制技术进行了大量的研究，但不同矿井的工程地质条件相差甚大，一些研究结论并不是适合所有矿井。

本文通过理论分析大采高小煤柱回采巷道的围岩破坏机理和锚杆支护理论，研究了锚杆支护与巷道围岩的相互作用关系，得出巷道围岩控制机理和保持巷道围岩稳定的关键技术。

标签：大采高；回采巷道；围岩控制1 围岩破坏机理目前，在大采高小煤柱回采巷道围岩变形破坏特征方面主要有以下四个方面的研究结论：①小煤柱回采巷道要经受上下区段多次工作面采动的影响，因此回采巷道的围岩变形量将会比较大，并且同回采巷道的顶底板移近量相比，回采巷道的两帮移近量要大得多；②小煤柱回采巷道在靠近采空区一侧巷帮的变形量在回采巷道掘进期间要大于回采巷道在实体煤一侧的变形量；而在本区段回采工作面的推进过程中的规律同回采巷道掘进期间这一规律恰好相反；③因小煤柱回采巷道要经受多次工作面采动的影响，小煤柱回采巷道的矿压将会呈现出周期性变化的特点；④小煤柱回采巷道因受多次工作面采动的影响将会变得十分松散破碎，导致巷道围岩的受力状况十分复杂并出现应力分布不均匀的情况，进而造成巷道围岩承载能力比较差并且巷道维护十分困难[1]。

2 锚杆支护机理锚杆支护将锚杆杆体与一定范围内的巷道围岩锚固在一起形成承载能力更强的锚固体。

目前，有以下五种比较成熟的锚杆支护理论[2]：2.1 悬吊理论巷道围岩应力在巷道开掘后重新分布，一些强度较低的直接顶岩层将会随之发生松动和下沉，或者自身裂隙比较发育的岩层将会在巷道开挖失去支承后成为危险块体。

将锚杆在直接顶与老顶发生离层之前通过锚固力锚入顶板钻孔中，具有抗拉和抗剪特性的锚杆杆体将锚固范围内的不稳定岩层或危险岩体悬吊于其上方的稳定岩体中，起到一定的悬吊作用，从而达到维持巷道围岩稳定性的目的。

图1 锚杆悬吊作用示意图2.2 组合梁理论如果巷道上方强度较低的松软直接顶岩层厚度较大时，锚杆支护将不能通过锚杆端头的锚固作用直接将不稳定岩层或危险岩体悬吊于其上方的稳定岩体中，此时锚杆对巷道顶板的控制作用主要表现在两个方面：2.2.1 锚杆通过其端头和托盘施加挤压力于不稳定岩层上，达到增大锚杆支护范围内巷道上覆岩层间的摩擦系数，阻止直接顶不稳定岩层之间发生离层。

郭屯煤矿深部煤层不规则煤柱变形破坏规律研究

郭屯煤矿深部煤层不规则煤柱变形破坏规律研究作者：绪瑞华陈理强来源：《科技资讯》 2011年第29期绪瑞华1 陈理强2(1.山东鲁能菏泽煤电开发有限公司郭屯煤矿山东郓城 274700; 2.山东科技大学采矿工程研究院山东泰安 271019)摘要:围绕深部不规则煤柱变形破坏问题,在煤柱变形破坏、煤柱留设宽度和影响煤柱宽度因素等方面进行了系统全面的研究。

根据支承压力分布规律,以巷道观测为基准,建立了以理论分析和实测研究为主的深部不规则煤柱变形破坏分析方案。

通过对实测数据的分析,得出了郭屯煤矿深部煤柱变形破坏的规律和煤柱留设的合理尺寸,为煤柱合理留设提供了参考和借鉴。

关键词:深部不规则煤柱实测研究中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)10(b)-0110-02郭屯煤矿深部不规则煤柱位于-808水平一采区,1304胶带顺槽以东,F2断层以西,南邻1304运输顺槽和1304采空区,北接1304胶带顺槽和1306轨道顺槽煤柱,为尖角型渐变煤柱,如图1所示。

煤柱(除尖角部位)倾斜宽15m～35m,走向220m。

位于3下煤层,煤柱区域煤层厚度2.8m～3.7m。

1 煤柱稳定性分析1.1 护巷煤柱稳定性宽度B在回采或掘巷时,煤柱边缘出现应力集中。

边缘处,煤柱抗压强度低,使边缘部分破坏,集中应力向深部转移,当承载强度与支承压力达到平衡时,煤柱稳定。

护巷煤柱保持稳定性宽度B为:2 影响煤柱宽度因素分析2.1 应力集中系数对煤柱宽度影响随着应力集中系数增加,煤柱所受的应力越来越大,必须增大煤柱宽度以抵抗增加的应力。

因此。

随着应力集中系数的增大,煤柱宽度增大率减小。

2.2 煤层内聚力及内摩擦角对煤柱宽度影响随着煤层粘聚力的增加,煤柱宽度逐渐减小；煤柱宽度随煤层内摩擦角的增大而减小。

内聚力与内摩擦角具有相似规律,但影响程度不及内摩擦角,且内聚力影响近似线性。

2.3 煤厚对煤柱宽度影响煤层厚度与煤柱宽度呈线性关系。

区段煤柱破坏特征和小煤柱合理尺寸确定研究

区段煤柱破坏特征和小煤柱合理尺寸确定研究摘要：区段煤柱是指走向长壁工作面之间留设的保护煤柱，其主要作用是隔离采空区。

区段煤柱宽度决定着下一工作面沿空巷道的位置，煤柱宽度不同，沿空巷道所受的矿压影响不同。

文章主要就区段煤柱破坏特征和小煤柱合理尺寸确定展开分析和探讨。

关键词：区段煤柱；破坏特征；小煤柱尺寸引言按照煤柱留设情况，沿空掘巷分为完全沿空掘巷和留小煤柱沿空掘巷两类。

完全沿空掘巷过程中因采空区的水和瓦斯及其冒落的矸石会对巷道的正常掘进构成危险，而且给掘进通风造成一定的影响，其技术难度相对较高，因此大多采用留小煤柱沿空掘巷。

沿空掘巷留设小煤柱技术是指沿着已经稳定的采空区边缘或与采空区之间留小煤柱掘进巷道。

巷道掘进时，相邻采空区岩层活动应基本趋于稳定，巷道应处于应力降低区，以便于巷道维护。

该技术的首要关键点是把握合理留设位置，即掘进巷道应布置在应力降低区域，因此掌握工作面开采期间区段煤柱破坏特征，是确定小煤柱合理宽度的重要依据。

为掌握灵东矿工作面区段煤柱破坏特征，更好的为工作面合理区段小煤柱的留设提供依据，本课题采用KSE型钻孔应力计及钻孔窥视仪，对回采工作面采动影响下煤柱围岩应力分布规律及裂隙发育状态进行实测，在此基础上，综合采用理论计算、经验公式、数值模拟等方法进行了区段小煤柱合理留宽的研究。

1灵东矿区段煤柱破坏特征1.1区段煤柱围岩应力分布规律本次分析数据从2015年7月1日开始，至10月30日结束，监测了整个工作面采动影响过程，整个监测期间工作面走向推进约400m。

统计随工作面推进煤柱内不同深度应力变化，如下表：表1 煤柱内不同深度围岩应力统计分析分析煤柱不同深度围岩应力分布特征可知，超前工作面87.3m～112.5m范围内，煤柱内围岩应力开始呈现增大的趋势，当超前工作面13.7m～43.2m时，煤柱内不同深度处围岩应力均达到应力峰值，应力集中系数为1.03～1.32；随着工作面的继续推进，应力集中程度逐渐减弱，此时应力峰值向煤柱深处转移，当临近工作面或工作面回采后，由于采空区侧向顶板的回转再稳定过程，应力集中程度再次呈现增大的趋势，直至侧向顶板活动稳定后，围岩应力不再发生变化。

煤柱应力区的巷道破坏特征及控制技术研究

煤柱应力区的巷道破坏特征及控制技术研究
张开昶
【期刊名称】《自动化应用》
【年(卷),期】2024(65)4
【摘要】在连续煤层开采过程中,上部采空区残余煤柱常导致下伏长壁开采工作面产生强应力,应力积累会造成回采巷道严重破坏变形。

为此,以隆泰煤矿巷道的应力破坏变形过程为例进行了研究,分析了采矿巷道围岩的破坏变形过程,运用FLAC3D 模拟了应力分布特征以及巷道周围垂直应力和破坏带的演化过程。

结果表明,支护煤柱以下工作阻力普遍较高,平均值为9726.6kN,采空区以下普遍较低,平均值为7 655.5 k N;受影响,回采巷道在距工作面30 m以外变形破坏程度相对中等,在距
9+10号工作面30 m以内变形破坏程度相对严重;基于残留煤柱集中应力分布特征,采用水力压裂控制其力学特性,改善了回采巷道应力环境。

【总页数】3页(P163-165)
【作者】张开昶
【作者单位】山西冀中能源集团矿业有限责任公司隆泰矿
【正文语种】中文
【中图分类】TD353
【相关文献】
1.煤柱区巷道超前支护段围岩破坏机制及控制技术
2.构造应力区巷道变形破坏特征及控制技术研究
3.恒昇煤业窄煤柱回采巷道变形破坏特征与支护优化技术研究
4.
三角煤柱下伏巷道应力特征及支护技术研究5.煤峪口矿工作面煤柱巷道围岩破坏特征及控制技术
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