短壁块段式采煤覆岩隔水层失稳判别依据研究

采矿与安全工程学报
网络首发时间：2024-10-25 11:34:51

作者

赵长政曹胜根张云都书禹
单位

中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室西安科技大学能源学院
摘要

短壁块段式采煤技术作为新型绿色开采技术，在确保煤炭资源高效开采的同时，兼顾了水资源保护和生态环境修复，成为了保水采煤技术的重要组成部分。本文基于短壁块段式采煤工艺特点，建立了短壁块段式采煤覆岩力学模型，揭示了覆岩隔水层失效判别依据。根据覆岩运移特征以及隔水层破坏形式，确定了覆岩隔水层失效的主控因素，并研究了各主控因素下覆岩隔水层变形破坏规律。研究表明：随着保护煤柱宽度增加，可以显著降低保护煤柱区域的破坏程度；随着隔水层厚度增加，块段区域的破坏程度逐渐升高，而保护煤柱区域的破坏程度则相反。随着隔水层高度升高破坏程度随之降低；随着弹性模量的增加，块段区域的破坏程度逐渐升高，保护煤柱区域的破坏程度显著降低。以西北地区伊宁矿区某矿为分析实例，基于本文建立的隔水层阻水性能评价模型，确定了短壁块段式开采的最佳方案。
关键词

短壁块段式采煤力学模型主控因素评价模型
文章目录

1 短壁块段式采煤方法
1.1 短壁块段式采煤技术特点
1.2 短壁块段式采煤工艺
2 短壁块段式采煤覆岩力学模型
2.1弹性基础边界块段单元覆岩结构力学模型建立
2.2 边界条件
2.2.1 Z1区域覆岩的内边界
2.2.2 Z1区域覆岩的外边界
2.2.3 煤柱区的外边界条件
2.3 块段单元覆岩结构模型计算及弯矩分析
2.3.1 挠度偏微分方程差分化
2.3.2 外边界条件方程的差分解析式表达
3 短壁块段式采煤覆岩变形破坏特征
3.1 短壁块段式采煤覆岩失效主控因素
3.2 各主控因素下隔水层失效判别
4 工程设计
4.1 工程背景
4.2 隔水层阻水性能评价模型
4.3 短壁块段式开采参数选取
5 结论
引用格式

赵长政,曹胜根,张云,等.短壁块段式采煤覆岩隔水层失稳判别依据研究[J/OL].采矿与安全工程学报,1-12[2024-11-19].https://doi.org/10.13545/j.cnki.jmse.2024.0497.
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