Evolution characteristics of mining stress of bearing arch and interval strata in longwall mining of steeply dipping coal seam groups
LUO Shenghu,WANG Tong,WU Yongping,XIE Panshi,WANG Hongwei
大倾角煤层群开采过程中,受重复采动影响,采动应力在间隔岩层中的演化规律复杂,揭示 间隔岩层采动应力传递与三向应力状态演化特征是实现该类煤层群绿色高效开发的核心。 采用物 理相似材料模拟实验研究了大倾角煤层群长壁开采围岩变形破坏的演化特征,采用数值模拟分析 了围岩采动应力传递演化规律,揭示了间隔岩层三向应力状态演化特征,量化表征了第 1 主应力大 小渐变、方向偏转的演变规律。 研究结果表明:大倾角煤层群开采过程中,间隔岩层历经了“原岩 应力状态-上煤层开采卸压-矸石非均衡约束-下煤层开采卸压” 的扰动历程,最终产生非对称变形 破坏。 间隔岩层的破断失稳将使得上、下工作面开采过程中各自形成的承载拱演化成包络 2 个工 作面在内的“大范围”承载拱,其承载拱上拱脚位于下工作面回风巷,下拱脚位于上工作面的运输 巷,控制岩层变形破断内在的“大范围”应力传递拱壳亦呈现出类似的演化特征。 低位间隔岩层受 采动影响程度剧烈,应力释放程度较大;中位岩层压、拉状态发生改变的位置较低位向倾向下部偏 移;高位岩层压、拉状态产生改变的位置位于上层煤底板临空面位置处,岩层由三向受压状态转化 为单、双向受压状态。 间隔岩层沿工作面倾向自下而上可分为上层煤增压、上层煤增压-下层煤卸 压、重复卸压、上层煤卸压-下层煤增压、下层煤增压 5 个区域。 在上层煤增压-下层煤卸压段,第 1 主应力 x、y 轴分量呈现出先增大后降低,z 轴分量持续降低的演化趋势;在重复卸压段,岩层应力释 放程度最大,方向偏转程度最大;在上层煤卸压-下层煤增压段,第 1 主应力 x、y 轴分量呈现减— 增—减、z 轴分量呈现先减后增的演化趋势。
steeply dipping coal seam groups;“large range” of bearing arch;interval state;repetitive disturbance;evo lution of mining stress
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