• 论文
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
特厚煤层垂直分层区段窄煤柱围岩稳定性及控制技术研究
  • 59
  • 作者

    武超王志强刘耀儒李敬凯耿新胜林陆李廷照石磊王鹏

  • 单位

    清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室清华大学水利部水圈科学重点实验室中国矿业大学(北京)能源与矿业学院吕梁学院采矿工程系河北工程大学矿业与测绘工程学院

  • 摘要
    针对特厚煤层垂直分层区段窄煤柱大变形失稳控制难题,采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法,对老公营子煤矿特厚煤层窄煤柱围岩稳定性及控制技术展开研究。在笔者对窄煤柱内三向应力计算的基础上,基于摩尔-库伦破坏强度得到窄煤柱平面应变的屈服准则,定性分析了窄煤柱破坏特征及损伤程度演化规律,进一步分析了区段窄煤柱失稳机理及其尺寸效应影响规律,最后给出区段窄煤柱围岩控制关键技术,并通过数值模拟及现场试验进行验证。研究成果表明:①窄煤柱中部破坏程度大于两帮,中部自顶端向下煤体破坏程度由严重向轻微发展。随着宽高比增大窄煤柱内破坏程度及严重破坏区域占比逐渐减小,当宽高比大于1:1,窄煤柱中下部开始出现大范围的轻微破坏区,当宽高比大于5:3,轻微破坏区占比超过50%。当C ≥ 3 MPa,或φ ≥ 20°时,窄煤柱两帮破坏程度转变为轻微。②工作面回采巷道一侧为窄煤柱低强度承载区,在上部高应力作用下,大范围的低应力承载区煤体向巷道位移,造成两帮持续性大变形,进而影响顶板的稳定性。煤柱高度是中、底分层区段窄煤柱稳定的主控因素,窄煤柱宽高比增大,对高强度承载区承载强度影响程度较小,而低强度承载区承载强度增加较明显,合理的窄煤柱宽高比可平衡煤柱内高、低强度承载区比例,并提高承载强度。③分层窄煤柱留设需考虑工作面两侧采空时围岩稳定性,保证煤柱内部高强度承载区范围大于煤柱宽度及高度的一半,并通过联合加强支护措施使煤柱内形成由浅入深的多重联合控制区,共同维护煤柱的自稳能力。
  • 关键词

    特厚煤层垂直分层窄煤柱稳定性围岩控制

  • 文章目录
    1.工程背景
    2. 区段窄煤柱破坏特征
    2.1窄煤柱平面应变的屈服准则
    2.2区段窄煤柱破坏特征分析
    3. 区段窄煤柱失稳机理
    4. 区段窄煤柱围岩控制技术
    4.1垂直分层开采区段煤柱合理尺寸留设
    4.2垂直分层相邻巷道支护技术
    4.2.1 区段煤柱加强支护控制
    4.2.2 支护效果数值模拟分析
    5.工程应用
    6.结 论
相关问题

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

©版权所有2015 煤炭科学研究总院有限公司 地址:北京市朝阳区和平里青年沟东路煤炭大厦 邮编:100013
京ICP备05086979号-16  技术支持:云智互联