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题名大采高工作面生命周期内坚硬厚顶板破断机制
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作者
雷照源
李峰
赵子葵
李磊
黄兴利
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机构
延安大学陕西省能源产业绿色低碳发展软科学研究基地
延安能源化工(集团)有限责任公司
陕西陕煤黄陵矿业公司
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出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第7期25-34,共10页
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基金
延安市重点科技资助项目(2024-CYL-041)
延安大学博士科研启动资助项目(YDBK2023-35)
陕西省青年科技新星资助项目(2025ZC-KJXX-822025)。
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文摘
坚硬厚顶板作为大采高工作面的力源层,不同大采高工作面生命周期内的顶板边界条件不同,导致顶板的破断形态发生改变,进一步引发了各大采高工作面矿压显现的不同。因此,分析不同空间位置大采高工作面生命周期内坚硬厚顶板破断机制是研究矿压防治的基础。以黄陵二矿深埋大采高工作面为背景,采用地质条件调查、理论分析、现场监测等手段,从单一与相邻工作面生命周期内坚硬厚顶板边界条件出发,凭借虚功原理分析坚硬厚顶板的破断机制;并以21422相邻工作面临空侧坚硬厚顶板三维空间轴转动模型为例,分析其失稳机理。研究结果表明:(1) 21421与21422工作面生命周期内各存在2种顶板破断铰接类型,21422工作面作为接续工作面,顶板临空侧的铰接边界为简支,导致顶板呈非对称破断。利用虚功原理推导出各顶板类型的破断极限条件及解析方程,得出21422工作面来压步距小于21421工作面,且沿工作面倾向两侧破断块体的水平破断距分别为108.41 m和191.59 m。(2)通过建立坚硬厚顶板在21422工作面倾向临空一侧铰接模型,认为顶板的破断过程呈回转运动,根据稳定系数(ξ)可知工作面倾向临空侧顶板不稳定,更易引发工作面矿压的发生。(3)统计各工作面充分采动后一个自然月的支架压力分布特征,验证了21421及21422工作面坚硬厚顶板的对称破断和非对称破断的特征,同时21422工作面的来压强度及步距的密集程度均大于21421工作面。
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关键词
大采高工作面
生命周期
坚硬厚顶板
矿压显现
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Keywords
large mining height working face
life cycle
hard and thick roof
mine pressure behavior
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分类号
TD324
[矿业工程—矿井建设]
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题名深埋大采高相邻工作面强矿压发生机理研究
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作者
雷照源
赵茂平
李团结
李峰
李磊
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机构
延安大学陕西省能源产业绿色低碳发展软科学研究基地
延安能源(化工)集团有限责任公司
太原煤炭气化(集团)有限责任公司
陕西陕煤黄陵矿业公司
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出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第5期13-22,共10页
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基金
延安市重点产业链资助项目(2024SLZDCY-041)。
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文摘
受上一深埋大采高工作面采动影响,相邻工作面开采过程中坚硬厚顶板引发的强矿压显现具有明显的分区性。相邻工作面作为矿井开采的主要类型,揭示其强矿压发生机理是实现矿井安全高效开采的基础。以黄陵二矿深埋大采高工作面为背景,采用地质条件调查、理论分析、数值计算等手段,分析强矿压显现特征、坚硬厚顶板破断特征、能量和应力的演化关系等,揭示坚硬厚顶板诱发深埋大采高相邻工作面强矿压的发生机理,从而形成强矿压防控的方向。研究结果表明:坚硬厚顶板产生的微震事件数及能量分别约占总事件数、总能量的52.12%、69.4%,沿工作面倾向形成临空侧能量释放量值大、实体侧顶板内部基本完整的分区显现特征。21422相邻工作面“两固支一简一自由”的坚硬厚顶板约束边界条件,在工作面倾向距临空区段煤柱约108 m处发生破断;同时21422工作面开采扰动下的坚硬厚顶能量与应力由临空侧至实体侧形成降低分布特征。根据集中差值系数得出了应力与能量分布分区性与顶板的非对称破断具有一致性,其中坚硬厚顶板在临空侧110 m范围的释放程度高、距实体侧边界煤柱约70 m范围处于蓄能状态。根据研究结果形成了“弱化临空侧顶板的应力集中,阻断实体侧应力的传递”的强矿压显现治理策略,为深埋大采高工作面强矿压的有效防控提供了参考依据。
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关键词
深埋大采高
相邻工作面
坚硬厚顶板
强矿压
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Keywords
deep-buried large mining height
adjacent working face
hard thick roof
strong mine pressure
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分类号
TD323
[矿业工程—矿井建设]
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