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作者
朱晔杨科李永亮李炜煜孙昊
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单位
安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室中国矿业大学(北京)能源与矿业学院国家能源集团宁夏煤业有限责任公司梅花井煤矿
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摘要
煤柱尺寸对采动巷道层状底板的应力环境造成显著影响,以梅花井矿辅助运输巷为工程背景,综合采用现场调研、理论分析、数值计算和现场试验等研究方法,分析不同应力环境下层状底板的稳定性,并基于具体的工程实例提出针对性的控制对策。研究表明:在采动应力场的影响下,辅助运输巷两侧底板的应力环境存在差异,应力环境的差异性造成巷道两侧底板变形破坏的差异性。以横观各向同性体表征底板的层状特性,建立巷道底板力学计算模型,推导获得采动影响下底板任一点的应力表达式,得到煤柱的尺寸效应对底板应力环境的影响。基于摩尔-库仑准则构造层状底板破坏判据,获得不同煤柱尺寸条件下底板的破坏形态。窄小煤柱条件下,层状底板赋存于非对称应力环境,其破坏形态呈非对称马鞍形分布。煤柱尺寸增大到一定程度后,底板两侧围岩应力的差异性减小,底板破坏形态逐渐呈对称式分布。为了实现回采巷道围岩的精细化控制,支护方案应能够适应围岩应力环境的变化。根据煤柱尺寸的不同,基于围岩控制对策,提出差异化支护与对称式支护相结合的巷道围岩控制技术。数值计算和现场工程应用的结果表明,支护系统能够很好地适应围岩不同的应力环境,与围岩形成协同承载体系,支护效果良好。
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关键词
采动影响层状底板煤柱应力环境差异化支护对称式支护
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基金项目(Foundation)
安徽理工大学高层次引进人才科研启动基金项目(2021yjrc39);国家自然科学基金项目(52204122);深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室开放基金项目(SKLMRDPC21KF14);
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文章目录
1 工程背景
1.1 工程概况
1.2 围岩变形破坏特征
2 煤柱尺寸对底板应力环境的影响
2.1 力学模型建立
2.2 层状底板应力求解
2.3 模型参数求解
2.4 层状底板应力环境分析
3 底板稳定性分析
4 围岩差异化支护技术
4.1 控制对策
4.2 支护参数
1) 固顶控帮支护技术。
2) 底板控制技术。
3) 喷浆封闭围岩。
4.3 支护效果
5 结 论
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引用格式
朱晔,杨科,李永亮,李炜煜,孙昊.不同煤柱尺寸条件下采动巷道层状底板稳定性分析与控制对策[J].采矿与安全工程学报,2023,40(03):467-479.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2022.0132.
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