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题名覆岩破坏充分采动程度定义及判别方法
被引量：39
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作者
郭文兵
娄高中
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机构
河南理工大学能源科学与工程学院
煤炭安全生产河南省协同创新中心
安阳工学院土木与建筑工程学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期755-766,共12页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51774111)
河南省科技创新杰出人才资助项目(184200510003)
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文摘
随着煤层开采深度的逐年增加,非充分采动工作面越来越多。导水裂缝带高度是实现保水开采的关键参数,但非充分采动工作面开采条件下导水裂缝带高度小于充分采动工作面。为进一步研究其原因,采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究了导水裂缝带高度影响因素的敏感性及其与工作面尺寸的关系,提出了覆岩破坏充分采动程度的定义及判别方法。结果表明:工作面尺寸对导水裂缝带高度的影响仅次于开采厚度。当工作面尺寸较小时,覆岩破坏不发育;当工作面尺寸增加到一定值时,覆岩破坏仅形成垮落带;当工作面尺寸继续增加时,覆岩破坏形成裂缝带且导水裂缝带高度随着工作面尺寸的增加而增加;当导水裂缝带高度发育至最大值后,导水裂缝带高度不再随工作面尺寸的增加而增加。覆岩破坏过程中仅形成垮落带的阶段定义为覆岩破坏的极不充分采动(即覆岩极不充分破坏);覆岩破坏过程中形成裂缝带且导水裂缝带高度随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的非充分采动(即覆岩非充分破坏);导水裂缝带高度达到最大值且不再随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的充分采动(即覆岩充分破坏)。导水裂缝带高度刚达到最大值时的工作面尺寸为工作面临界尺寸。当工作面尺寸小于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为非充分采动;当工作面尺寸大于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为充分采动。覆岩破坏充分采动程度的主要影响因素有工作面尺寸、开采厚度、开采深度、覆岩力学性质、覆岩结构特征和覆岩破断角。
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关键词
非充分采动
导水裂缝带高度
覆岩破坏充分采动
工作面临界尺寸
保水采煤
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Keywords
subcritical mining
height of water flowing fractured zone
critical mining of overburden failure
critical size of working face
water-preserved coal mining
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分类号
TD325
[矿业工程—矿井建设]
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题名煤矿高强度长壁开采覆岩破坏充分采动及其判据
被引量：37
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作者
郭文兵
赵高博
白二虎
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机构
河南理工大学能源科学与工程学院
煤炭安全生产河南省协同创新中心
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第11期3657-3666,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51774111)
河南省科技创新杰出人才基金资助项目(184200510003)。
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文摘
煤矿长壁开采引起的覆岩破坏高度对于水体下采煤、保水开采以及瓦斯治理的解放层开采等均具有重要意义。采用理论分析和数值模拟方法对煤矿高强度长壁开采引起的覆岩破坏高度及其达到覆岩破坏充分采动的判据进行了研究。基于覆岩破坏充分采动的定义,分析了覆岩破坏充分采动的特征及其影响因素,包括工作面开采厚度、开采尺寸(走向、倾向长度)、开采深度与覆岩岩性;提出了以“梯形-面积”“四棱台-体积”为依据的覆岩破坏充分采动理论判别方法,并将煤矿长壁开采三维覆岩破坏及地表下沉简化为4类采动影响体积(采空区长方体体积、上覆岩层预破坏四棱台体积、覆岩破坏后的体积与地表下沉体积)之间的关系,得到了工作面达到覆岩破坏充分采动时的覆岩破坏高度理论表达式与覆岩“两带”破坏模式的判别式;基于某高强度开采工作面,建立并校核了考虑现场最大、最小水平主应力方向与工作面推进方向夹角的三维数值模型,采用离散元数值模拟方法分析了高强度开采工作面不同开采厚度、开采尺寸与开采深度对覆岩破坏充分采动的影响。结果表明:高强度长壁开采工作面达到覆岩破坏充分采动时的推进距离与工作面倾向长度、深厚比成反比,研究给出了高强度长壁开采覆岩破坏充分采动的判据及其适用条件。
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关键词
覆岩破坏充分采动判据
长壁开采
高强度开采
岩层移动
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Keywords
criteria of overburden critical failure
longwall mining
high-intensity longwall mining
strata movement
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分类号
TD745
[矿业工程—矿井通风与安全]
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