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综放开采顶煤破坏的应力驱动原理与破碎程度确定方法研究
1
作者
孙志猛
张瑶
+6 位作者
李明
张文辉
王兆会
孙玉嵩
安君琦
张友源
郭心洋
《中国煤炭》
北大核心
2025年第4期25-35,共11页
顶煤破碎效果是影响厚煤层能否选择综放开采的核心要素,为提高顶煤采出率和放煤效率,采用理论分析、室内实验和现场实测手段对顶煤破碎过程与机理进行分析。顶煤在最大主应力加载和最小主应力卸载复合作用下发生破坏,破坏后具备冒放能力...
顶煤破碎效果是影响厚煤层能否选择综放开采的核心要素,为提高顶煤采出率和放煤效率,采用理论分析、室内实验和现场实测手段对顶煤破碎过程与机理进行分析。顶煤在最大主应力加载和最小主应力卸载复合作用下发生破坏,破坏后具备冒放能力,冒放性的优劣取决于顶煤破碎程度;定义顶煤破坏危险性系数k为应力圆的圆心至强度曲线垂直距离同应力圆半径之比,随着最大主应力的加载和最小主应力的卸载,系数k减小,顶煤破坏风险升高,破坏条件为k=1;顶煤破坏危险性系数对最小主应力的敏感度高于最大主应力,单纯加载最大主应力碎煤难度高于卸载最小主应力,两者所需应力增量比为Δσ1/Δσ3=(1+sinφ)/(1-sinφ);顶煤裂隙发育程度同体积塑性应变呈正比,采用后者表征顶煤破碎程度,建立了顶煤体积塑性应变预测模型和顶煤主应力分布确定方法,顶煤体积塑性应变对最小主应力的敏感度高于最大主应力,单纯加载最大主应力增强顶煤冒放性的难度高于卸载最小主应力,最大、最小主应力增量相同,两者引起的体积塑性应变增量比为Δε_(1)/Δε_(3)=(1-sinφ)/(1+sinφ);实验结果表明,卸载最小主应力导致煤体承载能力降低,体积塑性应变和裂隙发育程度升高,同理论分析结果一致,实测顶煤体积塑性应变非线性分布特征同理论结果吻合,表明体积塑性应变预测模型可正确判别顶煤破碎程度。
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关键词
顶煤破坏机理
加卸载复合作用
顶煤冒放性
体积塑性应变
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职称材料
题名
综放开采顶煤破坏的应力驱动原理与破碎程度确定方法研究
1
作者
孙志猛
张瑶
李明
张文辉
王兆会
孙玉嵩
安君琦
张友源
郭心洋
机构
甘肃靖煤能源有限公司红会第一煤矿分公司
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院
厚煤层绿色智能开采教育部工程研究中心
出处
《中国煤炭》
北大核心
2025年第4期25-35,共11页
基金
国家重点研发计划资助项目(2022YFC2904002)
中央高校基本科研业务费专项资金资助(202411036)。
文摘
顶煤破碎效果是影响厚煤层能否选择综放开采的核心要素,为提高顶煤采出率和放煤效率,采用理论分析、室内实验和现场实测手段对顶煤破碎过程与机理进行分析。顶煤在最大主应力加载和最小主应力卸载复合作用下发生破坏,破坏后具备冒放能力,冒放性的优劣取决于顶煤破碎程度;定义顶煤破坏危险性系数k为应力圆的圆心至强度曲线垂直距离同应力圆半径之比,随着最大主应力的加载和最小主应力的卸载,系数k减小,顶煤破坏风险升高,破坏条件为k=1;顶煤破坏危险性系数对最小主应力的敏感度高于最大主应力,单纯加载最大主应力碎煤难度高于卸载最小主应力,两者所需应力增量比为Δσ1/Δσ3=(1+sinφ)/(1-sinφ);顶煤裂隙发育程度同体积塑性应变呈正比,采用后者表征顶煤破碎程度,建立了顶煤体积塑性应变预测模型和顶煤主应力分布确定方法,顶煤体积塑性应变对最小主应力的敏感度高于最大主应力,单纯加载最大主应力增强顶煤冒放性的难度高于卸载最小主应力,最大、最小主应力增量相同,两者引起的体积塑性应变增量比为Δε_(1)/Δε_(3)=(1-sinφ)/(1+sinφ);实验结果表明,卸载最小主应力导致煤体承载能力降低,体积塑性应变和裂隙发育程度升高,同理论分析结果一致,实测顶煤体积塑性应变非线性分布特征同理论结果吻合,表明体积塑性应变预测模型可正确判别顶煤破碎程度。
关键词
顶煤破坏机理
加卸载复合作用
顶煤冒放性
体积塑性应变
Keywords
top-coal failure mechanism
composite effect of loading-unloading process
top-coal caving property
volumetric plastic strain
分类号
TD324 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
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1
综放开采顶煤破坏的应力驱动原理与破碎程度确定方法研究
孙志猛
张瑶
李明
张文辉
王兆会
孙玉嵩
安君琦
张友源
郭心洋
《中国煤炭》
北大核心
2025
0
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