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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
倾斜采场覆岩非对称载荷传递路径倾角效应
  • 31
  • 作者

    朱开鹏 罗生虎 解盘石 李志林

  • 单位

    陕西省煤矿水害防治技术重点实验室中煤科工西安研究院(集团)有限公司煤矿灾害防控全国重点实验室西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部实验室四川川煤华荣能源有限责任公司太平煤矿

  • 摘要
    [目的]煤层倾角是导致倾斜采场覆岩载荷传递路径远较一般煤层复杂的根本原因,明确倾斜采场覆岩载荷传递路径倾角效应对实现该类煤层围岩稳定性控制具有重要意义。[方法]以新疆某矿为工程背景,综合采用物理相似模拟、有限元数值仿真及理论计算等方法,分析倾斜采场覆岩非对称变形破坏特征,并构建顶板应力特征量,研究不同维度条件下覆岩载荷传递路径及其倾角效应。[结果和结论]结果显示:(1)倾斜煤层开采过程中,顶板应力特征量传递路径为倾向“m”形和走向双“n”形的分布,在平行煤层方向,顶板应力特征量传递路径为双“v”形分布,使采动影响范围以内、应力分界线以外的覆岩载荷,向采场四周煤壁作双向传递,而应力分界线以内的覆岩载荷则向工作面倾向两侧煤体单向传递。(2)随着煤层倾角的增大,采场顶板应力特征量的偏转界线范围逐渐减小,使采场四周支承压力峰值呈逐渐减小的演化趋势。(3)受此影响,倾斜采场顶板破断形态呈中上部大于下部的非对称分布形态,造成工作面倾向中部、上部支架工作阻力及其离散程度较大,支架偏载、空载现象频发,而工作面倾向下部工作面支架工作阻力及其离散程度相对较小。(4)覆岩载荷传递路径的非对称性是导致倾斜采场顶板力学行为区域性分布的根源,且这一现象随着煤层倾角的增加而愈发突出。研究成果可指导倾斜采场支架设计与布置,预防偏载、空载,提升围岩稳定性,提高开采效率,保障煤矿安全。
  • 关键词

    倾斜煤层切应力传递路径非对称性倾角效应

  • 文章目录


    1 工程概况
    2 围岩变形破坏演化特征
    2.1 实验设计
    2.2 围岩破断运移规律
    2.3 采动应力演化特征
    3 顶板应力非对称传递倾角效应
    3.1 数值计算模型
    3.2 数值计算二次开发
    τx倾角效应'>3.3 顶板στx倾角效应
    τy倾角效应'>3.4 顶板στy倾角效应
    τz倾角效应'>3.5 顶板στz倾角效应
    4 现场监测验证
    5 结论
    符号注释:
    利益冲突声明/Conflict of Interests
  • 引用格式
    朱开鹏,罗生虎,解盘石,等.倾斜采场覆岩非对称载荷传递路径倾角效应[J/OL].煤田地质与勘探,1-14[2025-03-28].http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1155.P.20250327.1017.004.html.
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