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作者
吴文达柏建彪王襄禹王天辰王共元
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单位
太原理工大学矿业工程学院中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室中国矿业大学矿业工程学院
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摘要
以神东霍洛湾煤矿31106工作面为背景,考虑覆岩载荷的传递效应分析了煤柱群组合承载的稳定性,采用相似材料模拟方法探究工作面出集中煤柱进入房式煤柱过程中的强矿压显现机制。结果表明:下工作面出煤柱期间,层间岩层周期性垮落导致集中煤柱宽度逐渐减小,移动支承压力使得集中煤柱和房式煤柱组合动态承载;当集中煤柱减小到10 m仍未达到临界失稳宽度时,载荷传递导致前方1#房柱载荷初始的5.28 MPa增加到7.58 MPa发生失稳,1#房柱失稳后其上方的载荷转移到相邻的煤柱上,引起2#、3#、4#煤柱相继失稳;上部坚硬岩层失去支撑后在房采区内超前断裂形成58 m的长悬顶,悬顶控制其上部岩层通过集中煤柱向下传递载荷。出集中煤柱5 m后,顶板切落产生剧烈的冲击扰动,应力快速由4 kPa增加到33.6 kPa,增长幅度高达740%,造成下工作面的强矿压显现。31106工作面在煤柱群下回采时,应超前采取爆破断顶或水力压裂切顶措施控制强矿压灾害。
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关键词
遗留煤柱群载荷传递煤柱失稳覆岩破断强矿压显现
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金项目(52204150,U21A20107);山西省基础研究计划(自由探索类)青年研究项目(202103021223051);山西省高等学校科技创新计划项目(2021L065);太原理工大学青年基金项目(2022QN069);
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文章目录
1 工程概况
2 煤柱群组合承载稳定性分析
2.1 采动影响下遗留煤柱群组合承载演化过程
2.2 房式煤柱稳定性分析
2.3 集中煤柱稳定性分析
2.4 采动影响下遗留煤柱组合承载失稳特征
3 煤柱群失稳诱发覆岩运动特征物理模拟
3.1 相似材料模型构建
3.2 出遗留煤柱期间覆岩垮落特征
3.3 出遗留煤柱期间覆岩位移特征
3.4 出遗留煤柱期间采动应力演化特征
4 煤柱群下回采工作面强矿压机理分析
5 结 论
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引用格式
吴文达,柏建彪,王襄禹,王天辰,王共元.煤柱群下回采工作面强矿压显现机理研究[J].采矿与安全工程学报,2023,40(03):563-571+577.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2022.0634.