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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
保护层开采下伏煤岩应力释放与卸压程度识别
  • 51
  • 作者

    柴敬兰浩马晨阳张丁丁雷武林郑忠友朱磊韩刚解嘉豪孙凯陈云民丁国利缪小冬张有志

  • 单位

    西安科技大学能源学院西安科技大学教育部西部矿井开采与灾害防治重点实验室陇东学院能源工程学院中煤能源研究院有限责任公司中天合创能源有限责任公司

  • 摘要
    保护层开采是有效防治煤矿冲击地压灾害的方法之一,其下伏煤岩的卸压程度衡量是关键,提出了以应力释放率为指标的卸压程度判别方法。通过弹塑性力学理论建立了底板力学模型,给出底板任意一点的应力释放率计算式;结合滑移线场理论,分析了工作面推进过程中底板的力学状态及破坏形式;运用数值模拟计算获得了底板沿工作面走向及倾向的应力释放率分布规律,并与应力释放率计算式相比较,其两者的分布曲线具有较好的一致性;采用分布式光纤及光纤光栅监测技术,以葫芦素煤矿2-1煤21104工作面底板不同深度的应力监测结果分析应力释放的规律。结果表明:受煤层开采及底鼓影响,底板5m范围内的应力扰动较为剧烈,应力释放率表现出了不规律性;获得了底板不同深度的应力释放率峰值及平稳值。依据应力释放率分布曲线,揭示了卸压程度与底板深度、回采工作面推进距离的变化规律,得出底板深部岩层的应力相比浅部岩层其恢复速率更快、所需时间更短。保护层开采下伏煤岩在底板10m、20m及30m处,卸压程度最大可达44%、64%及85%,而随着底板应力的逐渐恢复,最终达到56%、72%及89%,且卸压程度由卸压前期到后期的过程中,其底板的卸压角及卸压范围在逐渐增大,研究结果对保护层开采底板卸压识别、指导保护层合理开采具有重要的理论和实践意义。
  • 关键词

    保护层开采冲击地压应力释放率光纤监测技术卸压程度

  • 文章目录
    1 保护层开采下伏煤岩力学特性
    1.1 应力释放率
    1.2 底板力学状态
    2保护层开采底板应力释放率解析解
    3 数值模拟
    3.1 本构模型选取
    3.2 模型的建立及力学参数
    3.3 数值模拟结果及分析
    3.3.1 底板应力释放率
    3.3.2 底板的卸压规律
    4 基于光纤传感技术的现场实测
    4.1光纤传感监测技术方案
    -1煤开采后的底板应力释放'>4.2 保护层2-1煤开采后的底板应力释放
    5 底板卸压规律与识别
    5.1 底板的卸压规律
    5.2 底板卸压程度的识别
    6 结论
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