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孤岛工作面覆岩结构演化及区段煤柱稳定性
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作者 王虹玉 程志恒 +3 位作者 王朋 陈亮 曲晓明 郭凯 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期108-118,共11页
为探究浅埋煤层孤岛工作面开采时覆岩结构演化及区段煤柱稳定性,以泰华煤矿50104工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测相结合的研究手段,分析其两侧区段煤柱承载能力及区段煤柱覆岩结构演化特征;并利用FLAC 3D数值软件,... 为探究浅埋煤层孤岛工作面开采时覆岩结构演化及区段煤柱稳定性,以泰华煤矿50104工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测相结合的研究手段,分析其两侧区段煤柱承载能力及区段煤柱覆岩结构演化特征;并利用FLAC 3D数值软件,模拟塑性区分布情况以及采动应力演化特征。结果表明:50104工作面推进过程中,东西两侧区段煤柱塑性破坏滞后于工作面推进过程,位于工作面后方采空区处的区段煤柱处于塑性破坏状态,而位于工作面煤壁前方的煤柱存在稳定的弹性区,整体保持稳定,且两侧区段煤柱应力分布呈现相同特征,2条11 m煤柱高应力集中区域保持对称,均位于工作面后方;工作面区段煤柱高应力破坏区域发展速度滞后于工作面推进速度,工作面前方区段煤柱中心区域平均应力值从3.35 MPa增加至3.54 MPa,但始终未超过理论计算得到的煤柱承载强度值;通过分析50104工作面的矿压监测数据,得出实测初撑力均值为3932.4 kN,占液压支架额定初撑力的55%;平均最大工作阻力5812.3kN,占额定工作阻力的61.2%;加权平均阻力均值为4836.6kN/架,占额定工作阻力的50.9%;最大来压6013 kN,支架应力约2.35 MPa,证明11 m煤柱稳定,位于工作面煤壁前方区段煤柱的整体稳定性较好。 展开更多
关键词 孤岛工作面 覆岩结构 区段煤柱 浅埋煤层 煤柱稳定性 数值模拟
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浸水含瓦斯抽采钻孔煤柱稳定性研究及控制
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作者 秦冬冬 陈旭阳 +1 位作者 王旭锋 余锦柱 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第3期116-125,共10页
窄煤柱护巷可有效提高煤炭资源采出率,改善采掘接替关系,但施工维护难度大,尤其是在采空区积水且矿井瓦斯含量较高的条件下,煤柱稳定性控制显得更为重要。基于石泉煤矿30108工作面沿空巷道掘进及支护的工程背景,结合钻孔可视化探测技术... 窄煤柱护巷可有效提高煤炭资源采出率,改善采掘接替关系,但施工维护难度大,尤其是在采空区积水且矿井瓦斯含量较高的条件下,煤柱稳定性控制显得更为重要。基于石泉煤矿30108工作面沿空巷道掘进及支护的工程背景,结合钻孔可视化探测技术提出了一种基于MATLAB图像处理的钻孔裂隙定量表征方法。综合浸水煤柱力学模型和数值模拟,确定了合理煤柱宽度,提出了采空区疏水及“锚索网梁+窄煤柱侧索梁补强+窄煤柱侧注浆加固”的巷道高强非对称支护方案,并进行了工业性实践。研究结果表明:钻孔截面中裂隙面积占比随钻孔深度增加呈负对数减小趋势,煤柱宽度为10.00 m时正常区段及含瓦斯抽采钻孔区段的煤柱内部均存在较大范围的弹性区,具备较强的承载能力;相应支护方案控制效果较好,具有显著的经济效益。 展开更多
关键词 浸水煤柱 钻孔裂隙定量表征 煤柱稳定性 高强非对称支护 工业性实践
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浅埋深采空区下孤岛工作面区段煤柱稳定性研究
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作者 何明伟 《中国煤炭》 北大核心 2024年第S01期275-283,共9页
为了揭示浅埋深采空区下孤岛工作面区段煤柱稳定,以榆家梁煤矿52302孤岛工作面为工程背景,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了孤岛工作面回采期间覆岩采动应力的分布特征,分析区段煤柱应力演化规律,理论校核区段煤柱稳定性。研... 为了揭示浅埋深采空区下孤岛工作面区段煤柱稳定,以榆家梁煤矿52302孤岛工作面为工程背景,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了孤岛工作面回采期间覆岩采动应力的分布特征,分析区段煤柱应力演化规律,理论校核区段煤柱稳定性。研究结果表明:结合采空区侧向煤体在动态支承压力形成极限平衡区,理论计算得出两侧支承压力峰值距离52302孤岛工作面边缘煤壁约为1.74 m,支承压力影响范围约为13.1 m。数值模拟得出初次来压步距约为60~70 m,周期来压步距约为15~20 m,孤岛工作面两侧煤柱最大应力为17.54 MPa,煤柱两侧塑性区范围为2~3 m。根据煤柱稳定性分析,区段煤柱核区宽度12.228 m,区段煤柱核区率81.52%,宽度15 m的工作面区段煤柱可保持稳定。研究结果可为类似条件工作面过平行煤柱开采提供参考。 展开更多
关键词 浅埋深煤层 孤岛工作面 区段煤柱 煤柱稳定性 采空区
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支护强度对沿空掘巷煤柱稳定性影响 被引量:14
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作者 张源 万志军 +2 位作者 程敬义 张博 巩利斌 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2013年第4期443-448,共6页
掌握沿空掘巷窄煤柱采空区侧已有支护结构对煤柱稳定性的影响.采用FLAC3D有限差分数值模拟方法,研究不同支护强度条件下窄煤柱的变形和破坏规律.研究结果表明:上区段工作面回采和沿空掘巷对煤柱稳定性的影响较大,窄煤柱采空区侧的煤体... 掌握沿空掘巷窄煤柱采空区侧已有支护结构对煤柱稳定性的影响.采用FLAC3D有限差分数值模拟方法,研究不同支护强度条件下窄煤柱的变形和破坏规律.研究结果表明:上区段工作面回采和沿空掘巷对煤柱稳定性的影响较大,窄煤柱采空区侧的煤体先于巷道侧进入塑性区,变形量远大于巷道侧;采空区侧的支护结构对限制煤体塑性区扩展的作用不明显,支护强度对煤柱稳定性的影响较小;采空区侧的支护结构很容易失效或强度发生严重衰减,巷道侧的支护结构受采动影响小,护强度对窄煤柱稳定性的影响程度大于采空区侧. 展开更多
关键词 巷道支护 沿空掘巷 煤柱 煤柱稳定性 支护结构 锚杆支护 支护强度 数值模拟
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煤柱稳定性的时间相关性分析 被引量:64
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作者 徐金海 缪协兴 张晓春 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期433-437,共5页
利用最小势能原理,在分析了煤柱与顶板的相互关系以及煤柱受力状况后,建立了考虑顶板刚度及煤柱软化与流变特性的煤柱时间相关稳定性分析模型,引入煤岩体的蠕变本构关系,对煤柱的长期变形和稳定性进行了分析,得到了煤柱保持长期稳定的... 利用最小势能原理,在分析了煤柱与顶板的相互关系以及煤柱受力状况后,建立了考虑顶板刚度及煤柱软化与流变特性的煤柱时间相关稳定性分析模型,引入煤岩体的蠕变本构关系,对煤柱的长期变形和稳定性进行了分析,得到了煤柱保持长期稳定的必要条件以及煤柱保持稳定的最小时间计算公式.在利用短壁开采方法控制地表沉陷的工程中,对煤柱变形与稳定性进行了预测,其结果与现场实测一致. 展开更多
关键词 煤柱稳定性 时间相关性 最小势能原理 黏弹塑性
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基于室内试验的条带煤柱稳定性研究 被引量:19
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作者 陈绍杰 郭惟嘉 +1 位作者 杨永杰 王亚博 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期2678-2682,共5页
对建新矿13煤进行了室内力学性质研究,研究了煤岩的尺寸效应,得到了建新矿13煤煤岩体单轴抗压强度为6.928MPa;进行三轴压缩试验确定该层煤符合摩尔-库仑弹塑性力学模型。以试验研究结果为基础,结合建新矿的实际情况,在选定采出条带宽度... 对建新矿13煤进行了室内力学性质研究,研究了煤岩的尺寸效应,得到了建新矿13煤煤岩体单轴抗压强度为6.928MPa;进行三轴压缩试验确定该层煤符合摩尔-库仑弹塑性力学模型。以试验研究结果为基础,结合建新矿的实际情况,在选定采出条带宽度25m时,应用FLAC3D对条带开采进行煤柱应力和地表最大下沉分析,并研究煤柱稳定性。结果表明选择20m宽度的煤柱时,可以保持煤柱稳定性。基于室内煤岩试验研究的结果,采用数值模拟的方法,通过多方案条带开采研究煤柱安全性,在减小煤柱尺寸的同时,确保煤柱安全稳定,避免仅仅使用经验公式计算带来的盲目性。 展开更多
关键词 强度试验 煤柱体强度 数值模拟 煤柱稳定性
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条带煤柱稳定性理论与分析方法研究进展 被引量:100
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作者 谢和平 段法兵 +1 位作者 周宏伟 赵国旭 《中国矿业》 北大核心 1998年第5期37-41,共5页
条带开采作为保护地面设施的有效措施在我国的很多局矿得到广泛应用。本文就煤柱载荷、煤柱强度、煤柱稳定性与煤柱尺寸的确定三方面系统介绍了条带煤柱稳定性理论与分析方法,并对其中的影响因素进行了详细分析。
关键词 条带开采 煤柱载荷 煤柱强度 煤柱稳定性 采煤
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基于巨厚岩层-煤柱协同变形的煤柱稳定性 被引量:17
8
作者 张明 姜福兴 +4 位作者 李家卓 焦振华 胡浩 舒凑先 高化军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期705-714,共10页
采前煤柱稳定性研究是工作面冲击危险性评估和开采方案设计的关键。以山东某矿深井巨厚砾岩条件工作面开采遗留煤柱为背景,采用案例调研、理论分析、数值模拟和工程实践等方法,对巨厚岩层-煤柱协同变形机制及其煤柱稳定性进行了研究,建... 采前煤柱稳定性研究是工作面冲击危险性评估和开采方案设计的关键。以山东某矿深井巨厚砾岩条件工作面开采遗留煤柱为背景,采用案例调研、理论分析、数值模拟和工程实践等方法,对巨厚岩层-煤柱协同变形机制及其煤柱稳定性进行了研究,建立了巨厚岩层-煤柱协同变形的简化力学模型,探讨了引起煤柱变形的主要应力来源和变形形式,推导了在协同变形条件下煤柱的应力-应变关系。以此为基础,综合煤柱煤体应力、围岩稳定性和变形特征等条件,提出了煤柱整体失稳的力学判据。研究结果表明:巨厚岩层-煤柱失稳诱发冲击与煤柱的位置、尺寸和上覆岩层运动或变形关系密切,上覆岩层运动或变形是诱发煤柱失稳的动力因素;巨厚岩层-煤柱的变形主要包括受集中力F压迫的协同挠曲压缩变形和受集中力G作用的重力沉降变形,二者保持内在协调性;巨厚岩层下煤柱整体失稳的工程判据为煤柱煤体平均支承应力p超过其平均极限支承强度R_c(p≥R_c);评估得到遗留的50 m煤柱具有强冲击危险性,并通过优化开采设计,取得了良好的效果。该研究成果对相似条件煤柱留设及其稳定性分析具有参考意义。 展开更多
关键词 巨厚岩层 煤柱稳定性 协同变形 失稳判据
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浅埋煤层区段煤柱稳定性实验分析及应用 被引量:16
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作者 张杰 霍军鹏 +1 位作者 王斌 刘东 《矿业安全与环保》 北大核心 2016年第1期30-33,共4页
为了确定南梁矿合理的区段煤柱尺寸,在相似模拟实验原理的基础上,设计了区段煤柱不同尺寸的平面模型和立体模型并进行煤柱的稳定性研究。平面模型模拟实验表明,在采高2 m、埋深100 m左右的情况下,宽10 m的煤柱能保持一定稳定性,宽12 m... 为了确定南梁矿合理的区段煤柱尺寸,在相似模拟实验原理的基础上,设计了区段煤柱不同尺寸的平面模型和立体模型并进行煤柱的稳定性研究。平面模型模拟实验表明,在采高2 m、埋深100 m左右的情况下,宽10 m的煤柱能保持一定稳定性,宽12 m的煤柱在顶板垮落时基本能保持稳定;准立体模型架中对煤柱稳定性评价实验表明,在宽12 m的区段煤柱两侧工作面都垮落时,煤柱上应力可能超过煤柱长时强度而失稳。综合分析南梁矿的地形地貌和煤柱的稳定性,确定该矿区段煤柱合理尺寸应为14 m,与原宽20 m的区段煤柱相比,煤柱尺寸减小了30%,提高了煤炭资源回采率。 展开更多
关键词 浅埋煤层 相似模拟 区段煤柱 动态载荷 煤柱稳定性
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煤柱稳定性的微震监测研究 被引量:6
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作者 郝育喜 李化敏 +1 位作者 袁瑞甫 韦纯福 《煤炭工程》 北大核心 2012年第11期64-67,共4页
为了监测李雅庄煤矿深部采区采场及覆岩运动,建立了SOS监测系统,采用"D值理论"方法,在李雅庄煤矿深部采区布设11个监测台站,给出了井下波速测定方法,对李雅庄煤矿深部采区工作面覆岩运动进行研究,发现受采动影响工作面煤柱及... 为了监测李雅庄煤矿深部采区采场及覆岩运动,建立了SOS监测系统,采用"D值理论"方法,在李雅庄煤矿深部采区布设11个监测台站,给出了井下波速测定方法,对李雅庄煤矿深部采区工作面覆岩运动进行研究,发现受采动影响工作面煤柱及覆岩在高应力作用下,发生大量微震事件,煤柱表现出不稳定性。根据覆岩的层状结构建立了煤柱及其顶板覆岩的力学模型,分析了煤柱覆岩破坏的机理。利用微震系统监测煤柱及顶底板岩层活动,为煤柱的稳定性进行了评价。 展开更多
关键词 微震监测 煤柱稳定性 覆岩破裂 高应力
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浅埋煤层群中煤柱稳定性及巷道布置优化研究 被引量:17
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作者 赵雁海 宋选民 刘宁波 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第12期12-17,共6页
为解决浅埋煤层群开采时应力区范围划分困难及巷道布置难题,根据补连塔矿的实际开采情况,利用理论计算、现场实测和数值模拟结合的手段,对上部煤柱底部应力及下部巷道围岩变形情况进行了分析,并对浅埋煤层下行联合开采过程中煤柱尺寸、... 为解决浅埋煤层群开采时应力区范围划分困难及巷道布置难题,根据补连塔矿的实际开采情况,利用理论计算、现场实测和数值模拟结合的手段,对上部煤柱底部应力及下部巷道围岩变形情况进行了分析,并对浅埋煤层下行联合开采过程中煤柱尺寸、回采巷道错距等问题进行了研究。结果表明:由于应力区域范围划分不精确,巷道无法完全避开高应力区,使下部煤层巷道压力急剧增大而产生变形。通过数值模拟比较,下部煤层护巷煤柱宽取26 m,比原实际施工宽度大44%,巷道错开距离取32 m,巷道底板及两帮变形明显减小。 展开更多
关键词 浅埋深煤层群 煤柱稳定性 柱形支撑 载荷传递 巷道布置
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厚煤层综放工作面煤柱稳定性评价及控制技术 被引量:5
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作者 丁自伟 田普 +5 位作者 廉开元 朱浩宇 冯立 张杰 邸广强 沈少康 《煤炭工程》 北大核心 2021年第3期62-67,共6页
为解决厚煤层综放工作面区段煤柱失稳破坏问题,保障采掘工作正常接续,以韩城矿区桑树坪二号井3304工作面区段煤柱为研究对象,建立力学模型求解确定塑性区宽度,采用FLAC^(3D)数值模拟研究工作面侧向支承压力分布规律,综合分析不同宽度区... 为解决厚煤层综放工作面区段煤柱失稳破坏问题,保障采掘工作正常接续,以韩城矿区桑树坪二号井3304工作面区段煤柱为研究对象,建立力学模型求解确定塑性区宽度,采用FLAC^(3D)数值模拟研究工作面侧向支承压力分布规律,综合分析不同宽度区段煤柱主应力差分布特征,据此针对性提出区段煤柱补强支护方案,并开展工业性试验,试验回采期间巷道围岩收敛量均处于允许范围内。研究结果表明:在工作面前方,现有宽度为10m的区段煤柱稳定性较好,煤体具有一定承载能力,但在工作面推采后,仍不可避免存在大范围片帮问题,根据煤柱帮变形破坏特征,在原有支护参数基础上,提出巷道煤柱帮锚索补强支护,可有效减少巷道两帮收敛变形,实现巷道围岩稳定性及次生灾害的综合控制。研究结果对类似开采条件下综放工作面区段煤柱稳定性控制具有一定参考价值。 展开更多
关键词 厚煤层 综放工作面 区段煤柱 煤柱稳定性 主应力差
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综放面单侧采空煤柱稳定性研究及实测 被引量:9
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作者 魏臻 李晋平 +1 位作者 何富连 张守宝 《矿业科学学报》 2017年第4期371-378,共8页
在使用留煤柱护巷的长壁采煤工作面中,单侧采空煤柱的稳定是后采工作面安全顺利回采的保障。近年来随着煤矿开采强度加大,对采对掘情况比较普遍,形成的护巷煤柱将经历两次工作面回采动压影响,对煤柱的稳定产生较大影响,对巷道围岩控制... 在使用留煤柱护巷的长壁采煤工作面中,单侧采空煤柱的稳定是后采工作面安全顺利回采的保障。近年来随着煤矿开采强度加大,对采对掘情况比较普遍,形成的护巷煤柱将经历两次工作面回采动压影响,对煤柱的稳定产生较大影响,对巷道围岩控制带来困难,特别是在综放开采的矿井尤为明显。因此,对厚煤层放顶煤工作面及相邻巷道对采对掘形成的区段煤柱在单侧采空状态下煤柱内支承压力分布规律进行了理论计算和现场实测分析。以东坡煤矿922和923综放工作面间20 m护巷煤柱为例,分析和研究了煤柱形成后各阶段支承压力演变过程,得到了单侧采空煤柱采空区侧和巷道侧极限平衡区范围计算公式、煤柱最小宽度公式;通过钻孔应力计对现场煤柱内支承压力进行实测,得到了本工作面回采超前压力的影响范围和峰值,并说明现场20 m宽煤柱内存在稳定弹性核区,煤柱可进一步优化以提高采出率。 展开更多
关键词 综放开采 对采对掘 多次采动 煤柱稳定性
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非均匀条带开采煤柱稳定性及地表变形规律分析 被引量:1
14
作者 栾元重 周岩 马德鹏 《山东科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2014年第3期38-42,53,共6页
采用理论分析及数值模拟相结合的方法,分析了非均匀煤柱条带开采中的煤柱稳定性及地表变形规律,并与常规均匀条带开采进行对比。结果表明:条带开采中,煤柱受力存在明显的不均匀性,最中间的煤柱受力最大,两侧煤柱受力较小,塑性区宽度也... 采用理论分析及数值模拟相结合的方法,分析了非均匀煤柱条带开采中的煤柱稳定性及地表变形规律,并与常规均匀条带开采进行对比。结果表明:条带开采中,煤柱受力存在明显的不均匀性,最中间的煤柱受力最大,两侧煤柱受力较小,塑性区宽度也稍小于最中间煤柱。随着最中间煤柱宽度的增加,所受应力逐步降低,煤柱弹性承载区面积逐步增大,煤柱的稳定性增加。从系统论的观点出发,要提高整个煤柱系统的稳定性,可以提高最容易发生失稳破坏的最中间煤柱的稳定性。同时,地表沉陷值从480mm减少为420,400mm,煤柱的冲击倾向性也降低。因此,非均匀煤柱条带开采有利于提高煤柱承载系统的稳定性,减少地表沉陷及冲击地压的发生。 展开更多
关键词 条带开采 非均匀 煤柱稳定性 地表沉陷 数值模拟
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房柱式采空区遗留煤柱稳定性综合评价研究 被引量:17
15
作者 刘义新 《煤矿开采》 北大核心 2013年第3期78-80,共3页
采空区内遗留大量煤柱对煤矿安全生产存在重大隐患。为评价采空区内遗留煤柱的稳定性,以房柱式采空区内遗留的大量煤柱为评价对象,采用定性与定量评价相结合的综合评价法,从煤柱宽高比、煤柱面积比率,煤柱强度与载荷计算,煤柱保持稳定... 采空区内遗留大量煤柱对煤矿安全生产存在重大隐患。为评价采空区内遗留煤柱的稳定性,以房柱式采空区内遗留的大量煤柱为评价对象,采用定性与定量评价相结合的综合评价法,从煤柱宽高比、煤柱面积比率,煤柱强度与载荷计算,煤柱保持稳定最小宽度等方面对房柱式采空区遗留煤柱稳定性进行评价,并结合实例进行了分析和评价,评价结果可为采空区的治理等提供理论依据和工程指导。 展开更多
关键词 采空区 煤柱稳定性 房柱式采煤法 煤柱强度 煤柱载荷
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基于基本顶断裂位置分析剩余煤柱稳定性 被引量:4
16
作者 王志强 田野 +2 位作者 王树帅 牟皓奇 刘吟苍 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期51-58,共8页
为简化支承应力表达式及全面分析煤柱稳定性,基于基本顶断裂位置建立工作面剩余煤柱载荷力学模型,将指数函数型支承应力曲线简化为与其拟合的幂函数抛物线,推导出剩余煤柱载荷及极限宽度B表达式。计算得出312工作面基本顶断裂位置与非... 为简化支承应力表达式及全面分析煤柱稳定性,基于基本顶断裂位置建立工作面剩余煤柱载荷力学模型,将指数函数型支承应力曲线简化为与其拟合的幂函数抛物线,推导出剩余煤柱载荷及极限宽度B表达式。计算得出312工作面基本顶断裂位置与非开采帮塑性区边缘距离d为8.6~11.5 m,B为8.06~8.85 m。研究结果表明:随着d增加,煤柱载荷及B均逐渐增大;B随煤层黏聚力与内摩擦角的增加而减小,随煤层埋深、应力集中系数、侧压力系数、煤层厚度及工作面采高的增加而增大。研究结果有助于更加全面地分析煤柱稳定性,为工程实践提供一定理论指导。 展开更多
关键词 基本顶断裂位置 煤柱稳定性 煤柱极限宽度 影响因素分析 现场实测
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浅埋深煤层长壁式复采区段煤柱稳定性研究 被引量:9
17
作者 张斌 王存文 +2 位作者 谭洪山 史先锋 成功 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第1期25-27,32,共4页
为确定浅埋深煤层房柱式开采转长壁开采时区段煤柱的形式和稳定性,采用理论计算的方法,分析了已有房柱式开采区域内复采时区段煤柱的类型、受力特征及稳定性,提出了煤柱受力模型,并给出了不充填两柱一巷式、不充填三柱两巷式、充填两柱... 为确定浅埋深煤层房柱式开采转长壁开采时区段煤柱的形式和稳定性,采用理论计算的方法,分析了已有房柱式开采区域内复采时区段煤柱的类型、受力特征及稳定性,提出了煤柱受力模型,并给出了不充填两柱一巷式、不充填三柱两巷式、充填两柱一巷式、充填三柱两巷式等4种煤柱的有效支撑宽度计算公式。以鄂尔多斯弓家塔煤矿为研究对象,计算了4种区段煤柱的失稳系数。结果表明:不充填型和充填型两柱一巷式、不充填型三柱二巷式区段煤柱失稳系数大于或接近1,存在失稳的危险性,充填型三柱二巷式区段煤柱失稳系数为0.64~0.87,可以保证长壁工作面开采时的区段煤柱的稳定性,满足了安全生产需要,最大限度地提高煤炭采出率。 展开更多
关键词 房柱式开采 长壁开采 煤柱稳定性 有效支撑宽度
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深部条带煤柱蠕变影响下地表残余沉降及煤柱稳定性分析 被引量:14
18
作者 蓝航 韩科明 韩震 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期1-12,共12页
在条带老采空区上方地表进行建设必须考虑地表残余沉降值和采空区内煤柱稳定性,目前地表残余沉降仍然较多采用基于概率积分法的沉陷预计方法,但其预计参数很难反映煤体随时间变化的蠕变性,而数值模拟方法对蠕变本构模型参数的选取也是... 在条带老采空区上方地表进行建设必须考虑地表残余沉降值和采空区内煤柱稳定性,目前地表残余沉降仍然较多采用基于概率积分法的沉陷预计方法,但其预计参数很难反映煤体随时间变化的蠕变性,而数值模拟方法对蠕变本构模型参数的选取也是一个难题。针对深部条带煤柱蠕变影响下地表残余沉降及煤柱稳定性,采集岱庄煤矿条带煤柱煤样开展实验室蠕变渗流试验,根据试验结果将煤体蠕变曲线分为两大类:稳定蠕变和非稳定蠕变。基于试验数据,采用曲线拟合方法,以开尔文体、三参量体、伯格斯体及改进伯格斯体反演得到了4组煤体蠕变本构方程组及其蠕变力学参数K,G_(0),G_(1),η_(1)和η_(2)。构建岱庄煤矿深部条带开采的FLAC3D数值模型,模拟得到开采结束时条带煤柱将进入非稳定蠕变。采用BURGERS蠕变模型和试验反演出的蠕变力学参数,对条带开采后13 a的地表残余沉降进行了模拟,获得了“深部条带开采—煤柱非稳定蠕变变形—覆岩移动—地表残余沉降”的地表沉降机制。得到:地表累计最大下沉量达到434 mm,最大下沉量与采厚比为0.167;开采结束后第1年下沉速率最大,达到91 mm/a,其余每年下沉速度均小于50 mm/a,下沉速率整体呈减小趋势并将最终稳定。根据Mohr-Coulomb剪切破坏和拉伸破坏准则建立了煤柱单元屈服接近度指标作为评价煤柱稳定性的量化指标,采用CVISC蠕变模型模拟条带开采结束1 a时,抗剪强度(黏聚力和内摩擦角)和采留宽变化对煤柱单元屈服接近度分布和煤柱稳定性的影响。研究认为深部条带煤柱稳定性主要受到开采因素、时间因素和煤体强度因素影响,深部条带开采引起煤柱内部出现应力集中,如果煤柱核区应力达到非稳定蠕变的阈值,煤体应变逐渐增大,应力状态点更接近Mohr-Coulomb屈服面,而煤体抗剪强度在采空区充水等因素影响下还可能降低,导致屈服面缩小,煤柱剪应力一旦在蠕变过程中到达屈服面,将使煤柱破坏区域增大,煤柱核区宽度缩小,直至煤柱发生完全破坏失稳。 展开更多
关键词 条带开采 残余沉降 蠕变 煤柱稳定性 屈服接近度
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浅埋煤层群不同煤柱错距覆岩结构演化规律及煤柱稳定性分析 被引量:25
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作者 杜君武 黄庆享 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2022年第1期12-20,共9页
针对浅埋煤层群下部煤层开采时区段煤柱稳定性差和覆岩不均匀沉降等问题,综合采用物理模拟、UDEC数值计算和理论分析相结合的方法,研究了不同区段煤柱错距的覆岩垮落特征、煤柱应力分布特征和地表损害规律,揭示了上部“采空区-遗留煤柱... 针对浅埋煤层群下部煤层开采时区段煤柱稳定性差和覆岩不均匀沉降等问题,综合采用物理模拟、UDEC数值计算和理论分析相结合的方法,研究了不同区段煤柱错距的覆岩垮落特征、煤柱应力分布特征和地表损害规律,揭示了上部“采空区-遗留煤柱-采空区”的结构演化特征,分析了不同错距时下部煤层区段煤柱的稳定性,给出下部煤层区段煤柱留设位置的优选原则。研究结果表明:下部煤层区段煤柱应力分布及稳定性主要受上部煤层遗留煤柱和间隔岩层协同作用影响;受上部煤层遗留煤柱影响,间隔岩层存在开始破断和完全破断2种临界状态;下部煤层区段煤柱处于上述2种临界状态之间时,覆岩不均匀破坏减弱,地表呈“近平锅底状”下沉盆地。同时,煤柱应力峰值明显减小,安全系数大于1.0,煤柱较稳定。研究结果可为浅埋煤层群下部煤层巷道减压和地表减损提供参考。 展开更多
关键词 浅埋煤层群 煤柱错距 覆岩结构特征 煤柱稳定性
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近距离煤层采动上部旺采区煤柱稳定性实测研究 被引量:2
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作者 贺安民 朱卫兵 刘文涛 《中国煤炭》 北大核心 2009年第10期44-46,55,共4页
通过补连塔煤矿32301工作面的地表沉陷与矿压显现实测,就2-2煤层开采后上部1-2煤旺采区遗留煤柱的稳定性进行了研究。结果表明:上部1-2煤层旺采区煤柱对应的地面下沉远小于老采空区域,工作面矿压显现正常,说明下部2-2煤层采后上部1-2煤... 通过补连塔煤矿32301工作面的地表沉陷与矿压显现实测,就2-2煤层开采后上部1-2煤旺采区遗留煤柱的稳定性进行了研究。结果表明:上部1-2煤层旺采区煤柱对应的地面下沉远小于老采空区域,工作面矿压显现正常,说明下部2-2煤层采后上部1-2煤旺采区遗留煤柱没有失稳。研究成果为神东矿区类似条件下的安全开采提供了参考。 展开更多
关键词 旺格维利采煤法 煤柱稳定性 地表沉陷 关键层
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