关键柱柱旁双侧充填遗留煤柱链式失稳防控效果研究

作者

冯国瑞马俊彪白锦文朱卫兵毋晧田
单位

太原理工大学矿业工程学院太原理工大学矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室山西浙大新材料与化工研究院中国矿业大学矿业工程学院
摘要

关键柱是采空区遗留煤柱群中最薄弱环节。关键柱的局部失稳可能导致遗留煤柱群的链式失稳。关键柱柱旁充填有望提高遗留煤柱群的整体稳定性，亟待开展关键柱柱旁充填防控遗留煤柱链式失稳的评价研究。选取元宝湾煤矿蹬空采动影响下柱式采空区遗留煤柱群为工程背景，通过FLAC3D数值模拟软件研究蹬空开采过程中遗留煤柱群的稳定性变化和关键柱位置，分析不同宽度和高度关键柱柱旁双侧充填体对遗留煤柱群稳定性的影响。结果表明：蹬空开采过程中，遗留煤柱群中9-2煤柱率先失去了承载能力，可以视为关键柱；柱旁双侧充填体的宽度越大，关键柱能够分担越多的覆岩载荷与上行扰动载荷，邻近煤柱的应力集中程度随柱旁双侧充填体宽度的增大而降低；当柱旁双侧充填体高度与关键柱高度一致时，关键柱内部应力集中程度会明显降低；合理选取柱旁充填体的宽度和高度，能够有效提升遗留煤柱群整体稳定性。本研究有望为遗留煤柱群的链式失稳防控提供理论指导。
关键词

关键柱柱旁充填遗留煤柱群稳定性上行开采充填宽度充填高度
基金项目(Foundation)

国家杰出青年科学基金项目(51925402)；国家自然科学基金项目(52174125)；山西浙大新材料与化工研究院研发项目(2022SX-TD010,2021SX-TD001)；
文章目录

1 关键柱柱旁充填模拟设计
1.1 工程概况
1.2 数值模拟模型建立
1.3 关键柱柱旁充填模拟设计
2 充填体宽度对遗留煤柱群稳定性的影响
2.1 充填体宽度对关键柱稳定性的影响
2.2 充填体宽度对邻近群柱稳定性的影响
3 充填体高度对遗留煤柱群稳定性的影响
3.1 充填体高度对关键柱稳定性的影响
3.2 充填体高度对邻近群柱稳定性的影响
4 上行采动影响下关键柱柱旁双侧充填防控失稳的效果
5 结论
引用格式

冯国瑞,马俊彪,白锦文等.关键柱柱旁双侧充填遗留煤柱链式失稳防控效果研究[J].采矿与安全工程学报,2023,40(05):945-956.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2023.0241.
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