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上行开采“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳机理及判识方法
1
作者
崔业凯
冯国瑞
+3 位作者
李竹
章敏
崔家庆
汪圳
《中南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第7期2868-2883,共16页
探究底板煤柱与层间岩梁的形变及破裂失效特征是评价底板房柱式采空区结构稳定性、保障上行工作面安全复采的关键。针对元宝湾煤矿6107工作面上行安全复采难题,首先,基于弹性地基梁理论构建了“层间岩梁-底板柱群”系统结构力学模型;其...
探究底板煤柱与层间岩梁的形变及破裂失效特征是评价底板房柱式采空区结构稳定性、保障上行工作面安全复采的关键。针对元宝湾煤矿6107工作面上行安全复采难题,首先,基于弹性地基梁理论构建了“层间岩梁-底板柱群”系统结构力学模型;其次,依托有限差分原理,建立了层间岩梁挠度、转角、弯矩、剪力及底板煤柱荷载的数值解法,研究上行工作面推进过程中层间岩梁内力、变形与底板煤柱荷载动态演变特征;最后,揭示了“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳模式,并给出了基于底板煤柱与层间岩层失稳时序的结构性失稳判识方法。研究结果表明:随着工作面推进,正下方岩梁挠度明显增加、弯矩明显减小,相邻区域岩梁挠度明显减小;工作面前方底板煤柱间悬空段岩梁转角和弯矩显著增大,剪力略微增大;在超前支承压力作用下,层间岩梁弯矩与底板煤柱荷载急剧增加,工作面正下方底板煤柱及前方30 m区域内层间岩梁内力及变形显著增加,“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳风险升高,存在3种潜在失稳模式,包括层间岩梁率先破断引起工作面底板超前塌陷、底板煤柱率先失稳引起柱群链式失稳、层间岩梁与底板煤柱同步失稳导致系统结构整体失稳。在工作面推进过程中,系统结构失稳模式由底板超前塌陷转为结构整体失稳,且当工作面推进至4号煤柱上方时,系统结构整体失稳风险最大。
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关键词
上行复采
弹性地基梁
“层间岩梁-底板柱群”系统结构
失稳机理
判识方法
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职称材料
题名
上行开采“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳机理及判识方法
1
作者
崔业凯
冯国瑞
李竹
章敏
崔家庆
汪圳
机构
太原理工大学矿业工程学院
矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室
山西省煤基资源绿色高效开发工程中心
太原理工大学建筑与土木工程学院
出处
《中南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第7期2868-2883,共16页
基金
国家杰出青年科学基金资助项目(51925402)
山西省面上基金资助项目(202303021211060)
山西省重点实验室建设项目(202104010910021)。
文摘
探究底板煤柱与层间岩梁的形变及破裂失效特征是评价底板房柱式采空区结构稳定性、保障上行工作面安全复采的关键。针对元宝湾煤矿6107工作面上行安全复采难题,首先,基于弹性地基梁理论构建了“层间岩梁-底板柱群”系统结构力学模型;其次,依托有限差分原理,建立了层间岩梁挠度、转角、弯矩、剪力及底板煤柱荷载的数值解法,研究上行工作面推进过程中层间岩梁内力、变形与底板煤柱荷载动态演变特征;最后,揭示了“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳模式,并给出了基于底板煤柱与层间岩层失稳时序的结构性失稳判识方法。研究结果表明:随着工作面推进,正下方岩梁挠度明显增加、弯矩明显减小,相邻区域岩梁挠度明显减小;工作面前方底板煤柱间悬空段岩梁转角和弯矩显著增大,剪力略微增大;在超前支承压力作用下,层间岩梁弯矩与底板煤柱荷载急剧增加,工作面正下方底板煤柱及前方30 m区域内层间岩梁内力及变形显著增加,“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳风险升高,存在3种潜在失稳模式,包括层间岩梁率先破断引起工作面底板超前塌陷、底板煤柱率先失稳引起柱群链式失稳、层间岩梁与底板煤柱同步失稳导致系统结构整体失稳。在工作面推进过程中,系统结构失稳模式由底板超前塌陷转为结构整体失稳,且当工作面推进至4号煤柱上方时,系统结构整体失稳风险最大。
关键词
上行复采
弹性地基梁
“层间岩梁-底板柱群”系统结构
失稳机理
判识方法
Keywords
upward re-mining
elastic foundation beam
"
interlayer
rock
beam-floor
column
group"system
structure
instability mechanism
identification method
分类号
TD325 [矿业工程—矿井建设]
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1
上行开采“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳机理及判识方法
崔业凯
冯国瑞
李竹
章敏
崔家庆
汪圳
《中南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025
0
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