条带开采留设煤柱稳定性数值模拟分析
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Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｓ ｔ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｒｅ ｍａ ｉ ｎｉ ｎｇ Ｃｏ ａ ｌ Ｐｉ ｌ ｌ ａ ｒ ｉ ｎ Ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ－ ｐａ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ Ｍｉ ｎｉ ｎｇ
２ ０ １ ３年第 ９ 期
中州 煤 炭
总第 ２ １ ３ 期
条 带 开 采 留 设 煤 柱 稳 定 性 数 值 模 拟 分 析
王 冬
（中煤 科 工 集 团 重 庆 研 究 院 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ３ ７）
摘要： 条 带式开采是解放“ 三 下” 压 煤 的一 种 有 效 的开 采 技 术 ， 是 我 国建 （ 构） 筑 物 下 采 煤 最 为 广 泛 的 一 种 绿
Ｗａ ｎ ｇ Ｄｏ ｎ ｇ
（ Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ＆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ ０ ０ ３ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
柱稳定性进行数值模拟分析 并选出最优方案。 关键 词 ： 条 带开采； 采 留比； 数值模拟 ； 煤 柱 稳 定 性 中图分类号 ： Ｔ Ｄ ８ ２ ２ ． ３ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ３— ０ ５ ０ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９— ０ ０ ４ ３— ０ ４
色 开 采 方 法 。 针 对 不 同地 理 区域 条 件进 行 合 理 的 建 筑 物 下 及 村 庄 下 压 煤 开 采 ， 可 以 实 现 矿 井 煤 炭 资 源 的 合 理 高 效 回收 ， 改 善 大 部 分 矿 井 资 源 逐 渐 枯 竭 和 接 续 紧 张 的 局 面 。 以 小 屯 矿 佛 店 村 下 压 煤 的实 际条 件 为 基 础 ，
根 据 条 带 式 开 采 现 有 的相 关理 论 ， 运 用 现 场 实测 数据 分 析 和 经 验 公 式 预 算 的 方 法 ， 粗 选 不 同 采 留宽度 的 开 采
方案 ， 借 鉴条带开采数值模拟和实例 ， 建 立 并 运 行 各 个 开 采 方 案 的煤 柱 稳 定 性 数 值模 型 ， 对 条 带 开 采 留设 煤
矿柱回采稳定性数值模拟
矿柱回采稳定性数值模拟张晨洁;刘涛;严文炳;柴衡山【摘要】根据矿柱的分布特征,制定了矿柱的回采顺序,并建立了矿房矿柱回采模型,对矿柱的回采过程进行了数值模拟分析.模拟结果显示,矿房开挖后位移等值线呈拱形分布,最大位移位于采空区顶板区域,矿柱回采前后位移量变化不大;矿房回采后采空区顶板局部区域表现出拱形拉应力区,越靠近采空区拉应力区范围和拉应力值也越大;空区顶板出现剪应变增量的拱形贯通区域,且矿柱回采后拱形贯通区域范围较大,永久矿柱可能发生剪切变形以致破坏.【期刊名称】《矿业工程》【年(卷),期】2018(016)005【总页数】4页(P55-58)【关键词】矿柱;采空区;数值模拟;回采方案【作者】张晨洁;刘涛;严文炳;柴衡山【作者单位】西北矿冶研究院,甘肃白银730400;西北矿冶研究院,甘肃白银730400;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;西北矿冶研究院,甘肃白银730400;西北矿冶研究院,甘肃白银730400【正文语种】中文【中图分类】TD80 引言随着浅部资源的逐步消耗，对残留矿柱的回收成为矿山寻求持续发展的有效途径，尤其是空场法，矿房回采结束后，采场内约滞留了40%的矿柱矿量，若能对该部分矿量进行有效回收，对矿山的经济效益将有显著的影响[1]。
采场回采结束后，采空区在矿柱的支撑下处于稳定状态，若矿柱被回收，空区稳定性被打破，应力重新分布，空区有可能发生破坏，如何回收矿柱、矿柱的回收顺序对于空区的稳定性都有着重要影响[2]。
哈密博伦矿业位于新疆与甘肃交界处，下属的白山泉铁矿年生产矿石量200万t，矿山采用分区回采方式，竖井开拓，矿山采用的采矿方法为分段凿岩阶段空场法，采场长度50 m，高度50 m，采场宽度为矿体厚度，顶柱厚度5 m，间柱7.5 m，底柱厚度6 m，底部出矿。
矿山现阶段一中段已回采完毕，但二中段由于开拓工程还没完成，因此造成矿山形成了暂时无矿可采的被动局面，为了稳定生产，矿山决定将一中段残留的大量矿柱进行回收。
某铜矿水平矿柱稳定性数值模拟分析
多煤层条带开采煤柱稳定性评价方法研究
２ ．江苏省 资源环境信 息工程重点实验室 ，江苏徐 州 ２ １１ ） ２ １６陷、保护地面建筑物和生态环境的技术，同时也是绿色开采技术
体系的主要技术措施之一。条带开采煤柱稳定性是条带开采设计的关键 ，国内外对单一煤层开采条带煤柱稳定性研究 较多，对多煤层条带开采煤柱稳定性研究较少 ，为此 ，在系统分析影响多煤层条带煤柱稳定性因素基础上，获得了在
Ｊａｇｕ２ １ １， ｈｎ） ｉｎｓ ２ １６ Ｃ ｉａ
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｓｒ ｎ ｎ ｃ ｎｏｏ ｙｔａ ｉｅｙａ ｐ ｉｄｔ ｏ ｔｏ ｕ ｆｃ ｕ ｓｄ ｎ ｅａ ｄｐ ｏｅ ｔ ｒ ｕ ｄｂ ｉ ｉｇ ｎ ｔ ａ ｔ ｔｐ ｍｉｉｇ ｉ ａｔ ｈ ｌｇ ｔ ｓ ｄ ｌ ｐ ｌ ｃ ｎｒ ｌ ｒａ ｅｓ ｂ ｉｅ ｃ ｎ ｒｔｃ ｏ ｎ ｕｌ ｎ ｓａ ｄ ｉ ｓ ｅ ｈ ｉｗ ｅ ｏ ｓ ｇ ｄ ｅ ｏｏ ｉａ ｎ ｉ ｎ ｎ ｏ ｅａ ｄａ ｒ ａ ． ｅ ｎ ｉ ，ｔｉ ｌｏ ｏ ｅ ｏ ｈ ｅｍａ ｅ ｈ ｉａ ｔｏ ｓｆｒｔｅｇ ｅ ｎ ｍｉ ｎｇ ｃ ｌｇｃ ｌ ｖｒ ｍｅ ｔ ｈ ｍ ｎ ｂ ｏ ｄ Ｍ ａ ｗｈ ｌ ｉ ｓａｓ ｎ ｆｔ ｉ ｔｃ ｃ ｌｍｅｈ ｄ ｏ ｒｅ ｎｉ ｅ ｏ ｔ ａ ｅ ｎ ｎ ｈ ｅ ｈ ｑ ｅｓ ｓ ｔｃ ｉｕ ｙ ｔｍ ． ｌ ｒｓ ｂｉｔ ｉ ｔ ｅｋ ｙｔ ｔ ｅｄ ｓｇ ｆ ｔｉ ｉｉｇ Ｍ ａ ｙｓｕ ｉｓｈ ｖ ｅ ｎｃ ｎ ｕ ｔｄｏ ｉａ ａ ｉｔ ｎ ｅ Ｐｉａ ｔ ｌｙ ｓ ｌ ａ ｉ ｈ ｅ ｏｈ ｅ ｉｎｏ ｓ ｐｍ ｎ ． ｎ ｔｄｅ ａ ｅｂ ｅ ｏ ｄ ｃｅ ｎｐ ｌ ｓ ｂｌｙ ｒ ｎ ｌ ｔ ｉ ｒ ｄ ｒ ｇ ｓｒ ｎｉｇ ｉ ｉｇ ｅｃ ａ ｅ ｍ ， ｎ ｅ ｓｆｒｍｕｔ ｌ ｏ ｌ ｅ ｍｓ Ｂａｅ ｎ ｓ ｓｅ ａｉ ｎ ｌｓｓｏ ｅｉｆ ｅ ｃ ｇ ｕ ｉ ｔ ｐ ｍｉ ｎ ｓ ｌ ｏ ｌｓａ ａ ｄ ｌｓ ｌｐｅ ｃ ａ ａ ． ｓｄ ｏ ｙ ｔｍ ｔ ａ ａｙ ｉ ｎ ｔ ｌ ｎ ｉ ｎ ｉ ｎ ｎ ｏ ｉ ｓ ｃ ｈ ｎｕ ｎ
矿山开采过程中的岩体稳定数值模拟与分析
根据矿区实际情况，建立三维模型，包括矿体 、围岩和节理裂隙等
边界条件
根据工程实际情况，设置模型的边界条件，包括 位移约束和应力边界条件
初始条件
根据地质勘察资料，设置模型的初始应力场和位移 场
模拟过程
进行开挖模拟，分析不同开挖阶段的岩体变形和 应力分布情况
结果分析
对模拟结果进行分析，包括位移场、应力场、塑性区分 布等，评估岩体的稳定性
监测预警系统
建立监测预警系统，实时监测岩体的位移、应力、应变等参数，及 时发现失稳征兆。
数值分析预测
通过数值模拟分析，预测岩体的应力分布和变形趋势，提前预警可 能发生的失稳。
经验判断法
根据地质勘察和工程实践经验，判断岩体失稳的可能性，采取相应的 预防措施。
岩体稳定性控制措施
锚杆支护
采用锚杆对岩体进行加 固，提高岩体的整体稳
研究不足与展望
目前数值模拟在矿山开采过 程中对岩体稳定性的分析仍 存在一定的局限性，如模型 简化、边界条件设定、参数 选取等方面存在不确定性， 需要进一步完善和改进模拟 方法。
采场顶板和采空区处理是矿 山开采过程中的重要问题， 但目前数值模拟在解决这些 问题时仍存在一些挑战，如 大变形、非线性、多场耦合 等问题的处理需要进一步研 究和探索。
02
矿山开采基本原理与技 术
矿山开采方法
01
02
03
露天开采
将矿体周围的岩体剥离， 将矿石运出。
地下开采
通过矿井进入矿体，将矿 石运出。
特殊开采方法
如溶浸法、原地破碎法等 。
岩体工程地质性质
岩体的物理性质
01
如密度、孔隙率、含水率等。
岩体的力学性质
煤柱应力分布规律的数值模拟分析
煤柱应力分布规律的数值模拟分析王永秀,齐庆新,陈 兵,雷 毅(天地科技股份有限公司开采所事业部,北京 100013)摘 要:通过动态和静态两种数值模型模拟了采区隔离煤柱应力分布规律,得出了一些有价值的结论,并按煤柱应力分布规律进行了区间划分,从而为确定煤柱留设宽度时提供了必要的理论参考。
关键词:煤柱;应力集中;数值模拟;F LAC中图分类号:T D31513 文献标识码:A 文章编号:0253-2336(2004)10-0059-04 Analysis on digital simulation for stress distribution la w of coal pillarW ANG Y ong2xiu,QI Qing2xin,CHE N Bing,LEI Y i(Department o f Coal Mining,Tiandi Science and Technology Company Ltd1,Beijing 100013,China)Abstract:The stress distribution law of the is olated coal pillar in coal mining district was simulated with dynamic and static digital m odels1A valuable conclusion was obtained from the simulation1Area classification was made according to the stress distribution law of the coal pillar1All above have provided the necessary theoretical references to the width of the coal pillars setting1K ey w ords:coal pillar;stress concentration;digital simulation;F LAC 冲击地压灾害一直威胁着矿井的生产安全。
多煤层条带开采的数值模拟研究
多煤层条带开采的数值模拟研究张俊英X(煤炭科学研究总院唐山分院,河北唐山市,063012)摘要应用非线性有限元法,对条带开采不同层间距的3层煤进行了数值模拟研究,揭示了多煤层条带开采的岩层移动变形规律和岩层内波浪沉降发育规律,及其与层间距、条采尺寸、采出率的相互关系,提出了多煤层条带开采的煤柱留设方法及有限元法煤柱稳定性的评定标准,为工程实践提供了一种理论依据。
关键词多煤层条带开采有限元数值模似Numerical Simulation on the Strip Mining of Multiple SeamsZhang Junying(Tangshan Branch of General Institute of Coal Science Research,Tangshan City,Hebei Province,063012)Abstract Nonlinear finite element method was used for the numerical simulation of the strip mining of three seams with different seam distances.The study results revealed the strata dis-placement or deformation rules and the development rule of wave subsidence in strata during strip mining multi-seams,and their interrelationship with seam distance,strip mining size and e xtraction rate.The author puts forward a method of remaining c oal pillar for strip mining multi -seams and the evaluation standard of coal pillar stability by finite element method,so as to provide a theoretical basis for engineering prac tice.Key Words Multiple seams,strip mining,Finite element method,Numerical simulation煤层条带开采法是保护矿区地面建(构)筑物的一种有效开采方法,近年来,多煤层条带开采的应用也逐年增多,然而对多煤层条带开采的理论研究仍较少。
采区巷道合理煤柱留设与模拟
摘 要： 采区巷道合理煤柱的留设关系到巷道稳定性以及巷道的维护和正常使用，通过理论计算
和数值模拟，分析了不同宽度煤柱条件下 3 条采区大巷的围岩变形规律以及应力分布规律，得出
了布置 39 采区工作面的合理位置以及距离采区巷道煤柱尺寸的合理宽度，为具有类似条件的巷
道掘进和布置提供参考。
关键词： 采区巷道； 煤柱留设； 煤柱尺寸
根据理 论 分 析 和 护 巷 煤 柱 的 计 算 方 法，依 据 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开 采规程》（ 以下简称“三下规程”） 第 87 条之规定： “大巷及上、下山位于煤层中时，其护巷煤柱宽度可 按第 83 条第 1 款规定执行”［1］。
煤层（ 倾角 ＜ 35° 时） 保护煤柱宽度 S 为（ 如图 1） ：
槡 S1 =
H（ 2． 5 + 0． 6M） f
= 37． 5 m
因此，巷道设计宽度 3． 4 m，煤层 （ 倾角 ＜ 35°
时） 采空区一侧保护煤柱宽度为 37． 5 m，这是根据
“三下规程”计算得出的最小宽度，实际施工时煤柱
中图分类号： TD822 + ． 3
文献标志码： A 文章编号： 1003 － 496X（ 2012） 10 － 0025 － 03
Reasonable Coal Pillar Leaving and Simulation Research in Roadway of Mining Area
LIU Wei － tao1 ，WANG Lian － fu2 ，WANG Tong － xu1 ，CHEN Dong － yin3 （ 1． Resources and Environmental Engineering，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266510，China； 2． Baizhuang Coal Mine，Feicheng Mining Industry Group，Feicheng 271613，China； 3． Jennmar （ Jining） Mine Roof Support
三下采煤读书笔记
三下采煤读书笔记1.大采深条带开采宽度确定方法研究（1）确定大采深条带开采宽度的原则（2）大采深条带开采采出宽度的确定在深部采用走向长壁法采煤，工作面开采宽度与开采深度之比小于1/3，属于极不充分采动。
通过对实测资料的分析和计算机数值模拟，极不充分采动时地表的移动和变形很小，在不采取任何特别的技术措施条件下，完全可以直接应用于一般建筑物下压煤开采。
在两个或多个极不充分采动的工作面之间留设恰当宽度的煤柱，就可以将两个采空区分隔成独立采空区，并且在地表形成统一的下沉盆地，和单采一个工作面相比，地表的下沉增加很小，而作用于两个采空区中心的地表水平压缩变形将得到大大缓解。
1q H L k tg β=⨯- 式中，L 为条带开采的宽度, m ；k 为岩土层的碎胀系数。
（3）间隔煤柱宽度的确定方法在开采设计时，应首先根据上覆岩层的物理力学性质和允许的地表下沉率确定极不充分开采的开采宽度，则极不充分采动法确定条带开采采宽和留宽的协调关系为：10.70.7q H L k tg H a r L L tg ββ⎧=⨯⎪-⎪⎨⎪=-=-⎪⎩(4)极不充分法条带开采试验在深部，利用极不充分开采进行建筑物下压煤开采，工作面的开采宽度是影响地表移动和变形的主要因素，工作面的开采宽度应满足地表移动和变形的要求，最大开采宽度不应使地表的移动和变形所造成的地面建筑物损害超过规程规定的Ⅰ级采动损害。
为了保证地表不出现波浪形下沉，而出现单一平缓的下沉盆地，运用极不充分开采法确定条带开采参数(即采宽和留宽)。
2.大采深条带开采煤柱稳定性研究（硕士论文）（1）研究方法和技术路线（2）深部开采研究现状开采深度可以分为以下几类:①开采深度小于300m的称为浅部开采。
在此深度内采矿时，一般地压显现不严重，即使发生地压活动，也属于静压问题，易于处理。
②开采深度介于300-600m之间的称为中等深度开采。
在此深度内采矿时，根据矿岩的赋存条件及物理力学性质，在掘进巷道或开拓的过程中，可能会发生轻度岩爆，如岩石弹射等现象。
房柱式采煤法煤柱的稳定性分析
５ 结 语 合 理地 确定 煤房 和煤 柱尺 寸 、 道 的布置 方式 ， 巷
对 于安 全高 效 的房柱式 开 采意义 重 大 。确 定煤 房 的
宽 度应 充分 考虑 顶 板 岩梁 是 否 稳 定 、 备 运行 所 需 设 要 的最 大宽度 ； 定 煤 柱 的 尺寸 应 充 分 考 虑地 质 条 确
一
杨
青 （９ ３ ） 男 ，３ ０ １安徽省合 肥市宣城路 ８ 号 。 １ ８一 ， ２ ０ ０ １
南 ｐ Ｌ 一面 了
杨 青 ： 柱 式采煤 法煤 柱 的稳 定性分 析 房
２１ 年 １ ０１ ０月第 １ ０期
由计算结 果 知道 ， 回收房式 开采 煤柱 时 ， 全 系 安 数 为 １８ ， ．７ 开采 引起 的应力 集 中不会 对 煤 柱造 成 破
该煤 矿 房式 开 采 的相 关参 数 ： ］＝ ６ＭＰ ； ［ ３ ａｇ
＝
８８１；＿ ． ａ ． ｆ ４ ７ｎ。代入上式 ， ３ ３ 得 ＝ ５２Ｍ ａ ３ ． Ｐ 。 房柱 式 规格 为 ８ ８ｍ ｘ８ ８ ｍ ×４ ７ｍ， ． ． ． 因此 煤
Ｆ ＝卢 Ｓ ＝２ ３×１ ｋ ． ７ ０ Ｎ
６ 。 Ｎ
’
其稳定性分析［ ］． Ｊ 煤炭学报 ，０ １２ （ ２ ０ ，６ 增刊） ７ －５ ：１７ ．
［ ２］ 赵 国旭 ， 和 平 ，马 伟 民 ．宽 厚 煤 柱 的 稳 定 性 研 究 ［ ］ 辽 宁 谢 Ｊ． 工 程 技 术 大 学学 报 ， ０ ４， ３ １ ：８４ ． ２０ ２ （ ） ３ －０ ［ ］ 翟 所 业 ，张 开 智．煤 柱 中部 弹 性 区 的 临界 宽 度 ［ ］ ３ Ｊ ．矿 山压 力 与 顶 板 管 理 ， ０ ３ ９ ４ １—６ ２０ ，１ （ ）：４１ ．
条带煤柱稳定性及支护设计研究
的强 度 由图
煤 柱 埋 深 与 破 裂 区 和 塑 性 区 宽 度 的关 系
可知
, ,
时
中
,
煤体 上 下 部 与 岩 层 接 触 面 的 摩 擦 角 可 取 小
此时 小 或 中 在
,
.
.
当煤 柱 埋 深 较 浅 时 煤 柱 破 裂 区 和
.
,
一
变化
当巷 道 上 部或
.
塑 性 区 宽度变化 均 较 明 显
下
.
其
,
二 二 二.
一
为上 覆 岩 层
为 煤壁
,
厂
.
一尸
.
二
"
,
平均 容 重
板交界 面
为采深
.
为煤 层 厚 度
.
根据 基 本方 程 和 应 力 边 界 条件
运 用方程理
方 向 的约 束 力
和 中 分 别 为煤层 与 顶
底
论
,
求 得 煤 柱 单 侧 破裂 区 宽 度
用浮 月一 一了
为
「
煤层 界 面
.
二
,
,
分析
了各 相 关 因 素对 煤 体 破 裂 区 和 塑 性 区 宽度 的影 响
因素
,
.
破 裂 区 宽度 及 其 演 化 发展 是 影 响煤 柱 稳定 的 主 要
阻 止 塑 性 区 向破 裂 区 的 演 化
,
是提 高 煤 柱 稳定 性 的重 要 途 径
,
.
针对
,
煤柱 的特 定赋 存 条 件 和 影 响煤 柱 稳 定 的众 多 因 素
此 时 应设 法增 加煤 体 上 下 部 与 岩 层 接触 面 的摩