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近距离煤层下行采动应力场分布规律与巷道合理位置方法研究
煤炭科学技术
网络首发时间:2023-11-02 15:06:59
87
作者
刘洪涛
韩洲
韩子俊
郭晓菲
韦晟杰
罗紫龙
胡正宝
单位
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院
摘要
上层位近距离煤层开采后,形成残留煤柱和采空区将会影响下层位的巷道布置。本文以新柳矿231101工作面为工程背景,采用理论分析和数值模拟的综合研究手段,研究和分析了上煤层开采后采动应力场的应力演化规律,对下层煤巷道非对称变形破坏机理进行深入探究,从而得出下层煤巷道合理布置位置。研究结果表明:(1)上覆煤层开采改变巷道所处位置的主应力大小、主应力比值以及应力偏转角,应力矢量的变化是导致巷道呈非对称破坏的主要原因。(2)巷道在距离煤柱中心11m处,巷道围岩最大主应力达到14.43MPa,主应力比值为2.74,应力偏转角为52.33°,此时巷道处于较差的应力环境中,致使围岩产生蝶形破坏且蝶叶旋转至巷道顶板右侧,巷道顶板右侧易发生冒顶事故。(3)为使巷道处于相对稳定区域,本文依据3个主要影响因素将工作区域划分为四个分区,在考虑煤矿经济与安全因素后建议最佳布置区域为H-Ⅳ,主应力偏转角在0°~38°或45°~90°的范围内,通过综合分析对该巷道合理布置及支护提供合理建议,为类似工程条件提供了借鉴和参考。
关键词
近距离煤层
回采巷道布置
蝶形破坏理论
数值模拟
塑性区
文章目录
1工程概况
2理论分析
2.1非等压条件下塑性区边界范围
2.2巷道围岩破坏的影响因素
2.2.1主应力比值对巷道的影响规律
2.2.2主应力偏转角对巷道的影响规律
2.2.3主应力大小对巷道的影响规律
3残留煤柱及采空区对底板主应力的影响规律
3.1数值模型
3.2 11号煤层的主应力分布规律
3.3 11号煤层主应力比值的分布规律
3.4 11号煤层主应力偏转角的分布规律
4巷道的合理位置
4.1 不同位置巷道围岩塑性区的演化规律
4.2 巷道的破坏机理
4.3 巷道的合理布置区域
4.4巷道围岩稳定性控制建议
5结论
引用格式
刘洪涛,韩洲,韩子俊等.近距离煤层下行采动应力场分布规律与巷道合理位置方法研究[J/OL].煤炭科学技术:1-10[2023-11-03].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20231102.1133.003.html
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