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Evaluation of coal pillar loads during longwall extraction using the numerical method and its application 被引量:2
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作者 Jin-He JIA Hong-Pu KANG Xin-Rong ZHANG 《Journal of Coal Science & Engineering(China)》 2013年第3期269-275,共7页
It is very difficult to reasonably evaluate the loads acting on coal pillars in longwall panels during the planning of a new pillar system. The application of empirical equations is a common practice in calculating co... It is very difficult to reasonably evaluate the loads acting on coal pillars in longwall panels during the planning of a new pillar system. The application of empirical equations is a common practice in calculating coal pillar loads while designing a new pillar. This paper proposes numerical models for evaluating coal pillar loads. The key of building a successful numerical model for calculating coal pillar loads lies in the fact that the model should represent the redistribution of stress all over the longwall panels and the surrounding areas, and it is especially important to include the characteristics of the stress rebuilding process in the gob areas, which are crucial for the building process of coal pillar loads. Based on the geo-mechanical background of the Baoshan Coal Mine, this paper details the procedures of applying numerical models to the evaluation of coal pillar loads and their local practices. The study results show it is feasible and reasonable to use numerical models to evaluate coal pillar loads. 展开更多
关键词 numerical simulation longwall panel longwall face coal pillar load gob area STRAIN-HARDENING
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煤层群下行开采底板应力演化规律与合理巷道错距研究
2
作者 丁自伟 巩欣伟 +4 位作者 张杰 李宇龙 蔡敏博 姬东 康萌 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期213-225,共13页
为解决近距离煤层开采遗留煤柱下伏回采巷道合理布置工程问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,基于半无限平面体理论建立遗留煤柱底板岩层应力分布力学模型,系统研究了遗留煤柱下伏底板岩层应力分布特征及减压区相对位... 为解决近距离煤层开采遗留煤柱下伏回采巷道合理布置工程问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,基于半无限平面体理论建立遗留煤柱底板岩层应力分布力学模型,系统研究了遗留煤柱下伏底板岩层应力分布特征及减压区相对位置关系,提出遗留煤柱非均布载荷影响的底板水平/垂向距离判别方法,揭示了遗留煤柱水平/垂向间距对下伏煤层回采巷道应力变化率的影响程度。结果表明:垂直应力集中是导致下伏巷道失稳的主控因素,以垂直应力变化量0.2γH作为评判应力影响程度的临界指标,探究了不同因素影响下的应力扰动程度,随着遗留煤柱尺寸、煤层间距、埋深与岩层垮落角逐渐减小,底板岩层应力影响深度呈递减趋势;随着水平错距增大,巷道围岩垂直应力值、应力变化率差值不断减小,界定两者数值低于0.2γH与0.01时,围岩达到可控稳定状态;现场试验21320回风巷采用外错式25 m进行实测验证,优化布置后巷道顶板相对位移量控制在45 mm以内,服务期间巷道围岩工况稳定,验证了所得安全错距的合理性。 展开更多
关键词 近距离煤层 遗留煤柱 非均布载荷 集中应力 应力变化率 合理巷道错距
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非对称载荷作用下倾斜区段煤柱稳定性分析及控制技术
3
作者 来兴平 尉迟小骞 +1 位作者 单鹏飞 方贤威 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期203-212,共10页
为解决工作面回采及巷道掘进影响下倾斜区段煤柱稳定性劣化的复杂问题,运用弹性力学半逆解法及摩尔-库伦准则建立力学模型,结合三维有限元数值模拟,深入分析了倾斜区段煤柱一侧受载结构形态特征,明确了倾斜煤柱失稳致灾力源及载荷的分... 为解决工作面回采及巷道掘进影响下倾斜区段煤柱稳定性劣化的复杂问题,运用弹性力学半逆解法及摩尔-库伦准则建立力学模型,结合三维有限元数值模拟,深入分析了倾斜区段煤柱一侧受载结构形态特征,明确了倾斜煤柱失稳致灾力源及载荷的分布特性,探究了采掘扰动下倾斜区段煤柱塑性变形-失稳-破坏的动态演化过程,揭示了非对称载荷作用下倾斜区段煤柱临界失稳致灾机理,以此为基础优化了倾斜煤柱及周围巷道稳定性控制技术。结果表明:区段煤柱因煤层倾角导致的倾斜形态是煤柱所承受载荷呈非对称状的关键诱因,这一特性致使倾斜煤柱最底端区域覆载最大,且当此区域失稳破坏时,呈现由煤柱下端底角塑性区向煤柱上端底角塑性区扩展的运移过程,并因此得出倾斜区段煤柱临界尺寸随煤层倾角增大而增加的演化规律。由此,针对大南湖一矿倾斜区段煤柱及周围巷道变形失稳的问题,采用支护优化及注浆加固等措施,降低了倾斜区段煤柱侧巷道的变形速率,为类似矿井的煤柱稳定性控制提供了借鉴。 展开更多
关键词 倾斜区段煤柱 非对称载荷 临界尺寸 数值模拟 巷道支护优化
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浅埋近距离煤层过平行煤柱开采强矿压机理研究
4
作者 黄庆享 张谦 +2 位作者 贺雁鹏 陈苏社 王庆雄 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第5期1-12,共12页
为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析... 为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析了超前支承压力和支架载荷的转化规律,建立了“煤柱-间隔岩层台阶岩梁”耦合结构力学模型,得出了强矿压瞬间和顶板切落稳定后的支架载荷计算公式。研究结果表明:煤柱覆岩“倒梯形”结构的集中应力和载荷主要集中于煤柱后段,后段集中载荷是导致工作面过煤柱强矿压的根源;工作面进煤柱初期,煤柱应力表现为双峰;临近出煤柱时,应力集中为单峰,位于煤柱后段。工作面出煤柱4 m后,煤柱后区的超前支承应力系数达到峰值6.00,间隔层开始产生超前裂隙;出煤柱5 m时发生强矿压,煤柱应力下降43%。强矿压期间,煤柱应力传递至煤柱下7 m层位(间隔岩层关键层中部)下降了39%,表明顶板结构承担了相当大的载荷。基于间隔岩层台阶岩梁结构的理论计算,得出强矿压瞬间的支架载荷计算公式,按照煤柱平均应力计算得出支架载荷为22.9 MN/架,按照强矿压时刻煤柱后段应力计算得出支架载荷为24.1 MN/架;煤柱传递至支架的载荷仅为煤柱总载荷的12%~18%,仍超过现场支架额定工作阻力9.2 MN/架。因此,为防止压架,支架额定工作阻力需达到15 MN/架,或者对煤柱及间隔岩层结构进行处理,以保证安全开采。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 浅埋近距离煤层 过煤柱开采 平行煤柱 动载传递 强矿压
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变区段煤柱工作面诱冲机理及防治技术研究
5
作者 顾士坦 李旭智 +3 位作者 王国良 刘志尧 马腾 陈森军 《煤炭技术》 CAS 2024年第5期175-179,共5页
针对某矿变区段煤柱工作面开采冲击危险性较高的问题,运用数值模拟方法对工作面采掘过程中煤柱区域垂直应力分布规律进行研究,分析了不同宽度区段煤柱应力积聚特征,揭示了变区段煤柱工作面诱冲机理,并制定了“近场-远场”协同卸压方案... 针对某矿变区段煤柱工作面开采冲击危险性较高的问题,运用数值模拟方法对工作面采掘过程中煤柱区域垂直应力分布规律进行研究,分析了不同宽度区段煤柱应力积聚特征,揭示了变区段煤柱工作面诱冲机理,并制定了“近场-远场”协同卸压方案。研究结果表明,较宽的区段煤柱(30 m和55 m)受采空区侧向支承压力和超前支承压力影响,煤柱应力集中程度较高;受“近场高静载+远场动载”叠加影响,变区段煤柱工作面回采期间易诱发冲击地压;采取近场高承压煤体强卸压+远场高位坚硬顶板超前预裂断顶卸压协同控制方案后,微震能量事件始终维持在104J以下,表明控制方案能够有效降低工作面采掘期间的冲击危险性。 展开更多
关键词 变区段煤柱 冲击地压 数值模拟 动静载叠加 防治
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山体下急倾斜煤层合理区段煤柱留设研究
6
作者 舒梅 《煤炭与化工》 CAS 2024年第4期18-24,共7页
针对山体地貌下急倾斜煤层区段煤柱失稳易导致煤柱群联动失稳,造成顶板大面积裂隙贯穿至地表发生山体滑坡等地质灾害问题,以西南逢春煤矿N2821工作面为工程背景,建立了山体下急倾斜煤层区段煤柱受力模型,分析了山体下急倾斜煤柱失稳必... 针对山体地貌下急倾斜煤层区段煤柱失稳易导致煤柱群联动失稳,造成顶板大面积裂隙贯穿至地表发生山体滑坡等地质灾害问题,以西南逢春煤矿N2821工作面为工程背景,建立了山体下急倾斜煤层区段煤柱受力模型,分析了山体下急倾斜煤柱失稳必要条件与合理尺寸计算;综合利用Local Space-Viewer、ArcMap、Rhino3D软件对西南逢春煤矿地形等高线获取、处理、三维地貌网格生产,导入FLAC3D软件中建立三维山体地貌特征数值模型,研究山体下急倾斜煤层区段煤柱承载应力演化规律。理论分析得出:当煤层倾角大于煤柱上下表面摩擦系数之和的反正切值时,煤柱存在滑落失稳;N2821工作面合理煤柱尺寸为12 m。模拟结果得出:随工作面推进,采空区中部煤柱受应力叠加影响最大,煤柱围岩所受剪应力逐渐增大且向煤柱集中;煤柱虽受采动影响,发生塑性破坏导致承载应力降低,但仍有较好支承能力。现场监测数据分析与模拟结论相吻合,煤柱留设尺寸合理,研究成果对类似条件煤柱留设有一定的参考与借鉴意义。 展开更多
关键词 山体地貌 急倾斜煤柱 承载应力 煤柱留设
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近距离煤层内错开采上下双层位煤柱稳定性研究
7
作者 吴晓宇 周豪 吴晓伟 《山西冶金》 CAS 2024年第4期86-90,共5页
近距离煤层上下煤柱叠加,双煤柱稳定性关系到煤柱留设的成功,通过理论计算分别推导出内错时上窄下宽双层位煤柱的载荷与煤柱合理宽度计算公式。分析上窄下宽双层位煤柱稳定性影响因素为上下煤柱宽度比、上下煤层开采厚度比、上下煤层采... 近距离煤层上下煤柱叠加,双煤柱稳定性关系到煤柱留设的成功,通过理论计算分别推导出内错时上窄下宽双层位煤柱的载荷与煤柱合理宽度计算公式。分析上窄下宽双层位煤柱稳定性影响因素为上下煤柱宽度比、上下煤层开采厚度比、上下煤层采空区宽度比,得出:随着下、上煤柱宽度比的增加,上窄下宽煤柱下煤柱荷载呈现递减,下、上煤柱宽度比一定时,下煤柱荷载随着采空区宽度增加而增大;随着采空区宽度的增加,上窄下宽煤柱下煤柱荷载呈现递增,采空区宽度一定时,下煤柱荷载随着下、上煤柱厚度比增加而增加;随着下、上煤柱厚度比增加,上窄下宽煤柱下煤柱荷载呈现递增,下、上煤柱厚度比一定时,下煤柱荷载随着下、上煤柱宽度比增加而降低。 展开更多
关键词 近距离煤层 内错开采 双层位煤柱稳定性 煤柱宽度 采空区 煤柱荷载
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深井断层切割煤柱冲击地压防治实践
8
作者 肖自义 张兆举 +3 位作者 宋韦晓 田国庆 王艳飞 常雁 《煤矿现代化》 2024年第4期86-90,共5页
针对大采深影响下断层切割煤柱区域冲击地压防治难题,采用理论分析、现场实测方式对断层切割煤柱区域冲击危险性进行了分析与研究,得到如下结论:断层切割煤柱区域在静载条件下趋近于失稳状态,推采过程中动静载应力叠加,煤柱冲击危险性升... 针对大采深影响下断层切割煤柱区域冲击地压防治难题,采用理论分析、现场实测方式对断层切割煤柱区域冲击危险性进行了分析与研究,得到如下结论:断层切割煤柱区域在静载条件下趋近于失稳状态,推采过程中动静载应力叠加,煤柱冲击危险性升高;通过断层切割煤柱失稳模型和现场微震、应力及其它数据监测分析发现,工作面初采阶段及单、双工作面见方阶段,微震能量积聚显著,应力集中区域明显,在此过程中断层切割煤柱存在整体失稳现象,通过大直径钻孔卸压、爆破预裂顶板及加强支护等冲击地压防护措施加强对此区域的冲击地压监测与防治,实现断层切割煤柱区域的安全回采。 展开更多
关键词 冲击地压 断层切割煤柱 动静载叠加 微震监测 防治措施
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基于动载扰动的小煤柱沿空巷围岩控制分析
9
作者 韩召 《价值工程》 2024年第13期36-38,共3页
在煤炭资源开采过程中,小煤柱沿空巷的围岩稳定性控制是确保矿工安全和提高矿山生产效率的关键。特别是在深部高应力环境下,动载扰动给沿空巷道的围岩稳定性带来了严峻挑战。因此,本研究围绕工程概况,综合考虑了动静载作用的相互影响,... 在煤炭资源开采过程中,小煤柱沿空巷的围岩稳定性控制是确保矿工安全和提高矿山生产效率的关键。特别是在深部高应力环境下,动载扰动给沿空巷道的围岩稳定性带来了严峻挑战。因此,本研究围绕工程概况,综合考虑了动静载作用的相互影响,通过一系列工业性试验,探究了动静载耦合作用下围岩的动力响应与破坏规律,并据此提出了针对性的围岩稳定性控制措施。7432工作面的实际地质条件与应力分布情况为本研究提供了丰富的实验数据和实践基础,确保了研究的针对性和实用性。 展开更多
关键词 动载扰动 小煤柱 空巷围岩 控制效果
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干湿循环处理后煤在差速循环荷载作用下的力学特征
10
作者 刘华锋 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第11期152-160,共9页
在煤矿地下水库中,煤柱坝体处于动态扰动的干湿环境中,单一研究煤在干湿循环或循环加卸载条件下的力学特征不够全面、客观。针对该问题,通过试验研究了经过干湿循环处理后的煤样在差速循环荷载作用下的力学特征。将煤样分为4组进行试验,... 在煤矿地下水库中,煤柱坝体处于动态扰动的干湿环境中,单一研究煤在干湿循环或循环加卸载条件下的力学特征不够全面、客观。针对该问题,通过试验研究了经过干湿循环处理后的煤样在差速循环荷载作用下的力学特征。将煤样分为4组进行试验,第1组处于自然状态,第2组干湿循环10次,第3组干湿循环40次,第4组一直浸泡在水中;设计了2种试验模式,模式1为快速加载、慢速卸载,模式2为慢速加载、快速卸载。重点分析了煤样应变、割线模量、泊松比随循环次数的演化规律,结果表明:加载模式对煤样的力学性质影响明显,煤样在模式1下的峰值和残余应变比模式2大;整个循环阶段没有发生破坏的煤样在模式1下产生了更大的割线模量增量;泊松比在前几个循环级缓慢增加,到最后2个循环级或破坏前的循环级中快速增大,经过干湿循环的煤样泊松比增量高于自然状态下的煤样。试验结果可为地下水库中的煤柱坝体稳定性设计提供安全方面的指导,以增强煤柱坝体的稳定性和安全性。 展开更多
关键词 地下水库 煤柱 力学特征 干湿循环 差速循环荷载 峰值应变 割线模量 泊松比
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煤柱下底板偏应力区域特征及案例 被引量:34
11
作者 许磊 魏海霞 +1 位作者 肖祯雁 李博 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期561-568,共8页
选取某煤矿近距离煤层为工程背景,采用FLAC3D模拟了8#煤层残余煤柱底板偏应力场分布特征。结果表明:(1)底板的偏应力呈扩散状向底板传递,距离煤柱越远扩散范围越广,煤柱边缘偏应力呈45°向底板传播;(2)煤柱较窄时,中线和边缘处偏应... 选取某煤矿近距离煤层为工程背景,采用FLAC3D模拟了8#煤层残余煤柱底板偏应力场分布特征。结果表明:(1)底板的偏应力呈扩散状向底板传递,距离煤柱越远扩散范围越广,煤柱边缘偏应力呈45°向底板传播;(2)煤柱较窄时,中线和边缘处偏应力影响深度浅,随煤柱宽度增加,底板偏应力变化和影响深度较大,当煤柱宽度足够大时,影响深度又变浅,中部趋于原岩应力;(3)同一水平面上,偏应力呈马鞍状分布,随煤柱宽度增加,煤柱中线处和边缘处偏应力经历了先增大后减小的过程,煤柱边缘处偏应力峰值位置变化不大;(4)同一煤柱宽度,煤柱边缘偏应力峰值向深部递减且趋势减慢,同时,峰值远离煤柱且趋势加快。在自由边界受均布载荷、底板垂直应力、水平应力、切应力解析解的基础上,推导了底板偏应力解析公式,解析与模拟结果基本吻合。具体到该工程的地质条件,9205轨道巷距离煤柱边缘20 m、9205回风巷在煤柱边缘、9205运输巷在煤柱中线处,9205轨道巷维护效果最好,证明了内错式巷道且距离煤柱足够远时,偏应力较小,宏观应力环境更适合巷道围岩自稳。 展开更多
关键词 煤柱 底板 均布载荷 偏应力
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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:14
12
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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全采区与条采区隔离煤柱留设宽度研究 被引量:14
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作者 刘贵 徐乃忠 邹友平 《中国煤炭》 北大核心 2011年第1期50-52,共3页
根据威尔逊(Wilson)煤柱载荷理论,分析了两侧采空区在不同宽度情况下煤柱所承受载荷的计算公式,并根据相同的推导原理,得出了全采区与条采区隔离煤柱所承受载荷的计算公式。根据煤柱安全系数的可靠取值,推导出全采区与条采区隔离煤柱最... 根据威尔逊(Wilson)煤柱载荷理论,分析了两侧采空区在不同宽度情况下煤柱所承受载荷的计算公式,并根据相同的推导原理,得出了全采区与条采区隔离煤柱所承受载荷的计算公式。根据煤柱安全系数的可靠取值,推导出全采区与条采区隔离煤柱最小留设宽度的计算公式,并通过实例分析,得出在进行条带开采设计时,要根据隔离煤柱留设宽度的计算公式进行单独设计,以保证隔离煤柱的稳定性。 展开更多
关键词 条带开采 隔离煤柱 煤柱宽度 煤柱稳定性 计算
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长壁留煤柱采空区系统荷载传递效应研究 被引量:5
14
作者 张淑坤 王来贵 +1 位作者 张向东 宋凯 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期116-119,共4页
为研究长壁留煤柱采空区系统荷载传递规律,采用改进矩阵力法并结合数值模拟对煤柱群-顶板结构荷载传递规律进行研究。以某煤矿长壁留煤柱开采为例,采用改进力法,即支反力F取代等效弯矩Xn,建立了煤柱群-顶板力学模型;结合数值模拟研究局... 为研究长壁留煤柱采空区系统荷载传递规律,采用改进矩阵力法并结合数值模拟对煤柱群-顶板结构荷载传递规律进行研究。以某煤矿长壁留煤柱开采为例,采用改进力法,即支反力F取代等效弯矩Xn,建立了煤柱群-顶板力学模型;结合数值模拟研究局部煤柱承载力衰减对临近煤柱承载力影响规律,以及煤柱群-顶板整体系统塑性区域扩展和应力分布规律。结果表明:1)随局部煤柱承载力衰减,荷载逐渐转移到周围煤柱之上,临近煤柱分担荷载最多,相隔煤柱受到的影响较小;2)若相邻煤柱因转移荷载而压溃,则荷载将进一步向外转移扩散,影响煤柱顶板系统整体稳定性;3)荷载转移率是影响煤柱群-顶板结构稳定性的重要因素,当各个煤柱承载力较为均衡时,荷载转移率较高,与力法分析结果相近。当转移荷载过大时,顶板围岩也参与到分担转移荷载的工作中,顶板围岩系统稳定性影响非常大,很可能在未导致临近煤柱失稳时,该处局部顶板已经发生了垮落,对整体稳定性产生威胁,这不但与荷载转移率有关,也与顶板围岩性质密切相关,也是继局部煤柱失稳后威胁煤柱群-顶板整体系统稳定的原因所在。 展开更多
关键词 安全工程 长壁留煤柱 采空区 荷载传递
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关键柱柱旁充填岩层控制基础理论 被引量:23
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作者 白锦文 崔博强 +5 位作者 戚庭野 朱卫兵 王凯 史旭东 毋皓田 康立勋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期424-438,共15页
采空区遗留煤柱群链式失稳表现出明显的联动致灾效应。运用遗留煤柱群链式失稳的关键柱理论,提出了关键柱柱旁充填岩层控制的技术方法,揭示了关键柱柱旁充填岩层控制的核心机理,确定了柱旁充填体材料、强度、宽度和形态等技术参数,评价... 采空区遗留煤柱群链式失稳表现出明显的联动致灾效应。运用遗留煤柱群链式失稳的关键柱理论,提出了关键柱柱旁充填岩层控制的技术方法,揭示了关键柱柱旁充填岩层控制的核心机理,确定了柱旁充填体材料、强度、宽度和形态等技术参数,评价了关键柱柱旁充填岩层控制的效果,并对其潜在的应用范围与领域进行了展望。结果表明:①关键柱柱旁充填岩层控制技术方法通过在采空区煤柱群体系的关键柱旁边实施柱旁双侧全部充填、柱旁双侧部分充填、柱旁单侧全部充填或柱旁单侧部分充填等工艺,使采空区中形成的柱旁充填体不仅能对关键柱起到侧护作用,还能形成“关键柱-柱旁充填体”的协同承载结构体,进而实现采场岩层移动的有效控制,并保障煤炭资源的安全高效绿色开采。②关键柱柱旁充填岩层控制的核心机理主要体现在4个方面:关键柱与柱旁充填体的耦合承载、柱旁充填体对关键柱产生侧向约束、关键柱受力状态向应变强化的转变、关键柱强度的长期劣化减弱。③关键柱柱旁充填体的材料以返井固废充填材料和原位固废充填材料为主,柱旁充填体的极限抗压强度应大于或等于其分担的载荷,柱旁充填后“遗留煤柱-柱旁充填体”耦合承载体中屈服区的宽度不能扩展与延伸至“关键柱”的原始弹性核区内,柱旁充填体的形态主要包括矩式、梯式、台阶式和多级梯式四大类。④柱旁充填后关键柱的应力集中程度会降低,其两侧塑性核区的宽度减小,且中央区域弹性核区的宽度增大;“关键柱-柱旁充填体”的应力分布与塑性区分布特征表明关键柱柱旁充填岩层控制的效果良好。⑤关键柱柱旁充填岩层控制基础理论不仅可以用于采空区遗留煤柱群链式失稳的防控,还能应用于优质遗留煤炭资源复采和地下空间维护与利用等技术领域,更能推广于非煤矿山资源开采技术领域。 展开更多
关键词 关键柱 柱旁充填 煤柱群链式失稳 协同承载 失稳防控 岩层控制
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刀柱式采空区煤柱合理承载时间分析 被引量:4
16
作者 孙闯 徐乃忠 +1 位作者 樊振丽 王明立 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第3期43-48,共6页
为解决坚硬顶板工作面刀柱式采空区对上部煤层开采影响的问题,基于广义开尔文体描述煤柱的流变特性,建立煤柱-顶板系统力学模型,结合最小势能原理,得出采空区煤柱的有效承载时间计算公式,并依据公式对影响煤柱承载时间的影响因素进行了... 为解决坚硬顶板工作面刀柱式采空区对上部煤层开采影响的问题,基于广义开尔文体描述煤柱的流变特性,建立煤柱-顶板系统力学模型,结合最小势能原理,得出采空区煤柱的有效承载时间计算公式,并依据公式对影响煤柱承载时间的影响因素进行了分析,最后结合工程实例进行验证。结果表明:采空区煤柱-顶板系统将随时间逐渐破坏至失稳;煤柱的有效承载时间与自身黏性系数成正线性关系、与瞬时弹性系数近似呈"抛物线"关系、与横截面积成正比例关系、与长期弹性系数、顶板刚度和煤柱高度近似呈负指数关系;建立的基于煤柱流变特性的采空区煤柱-顶板体系力学模型所推导出的煤柱有效承载时间计算公式具有一定的准确性。 展开更多
关键词 刀柱式采空区 流变力学 煤柱-顶板系统 承载时间 煤柱稳定性
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基于载荷转移距离和有效宽度的煤柱稳定性评价方法 被引量:22
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作者 崔希民 逯颖 张兵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2792-2798,共7页
煤柱稳定性评价是房柱式开采设计的主要研究内容之一。在分析煤柱强度、煤柱载荷和从属面积法煤柱稳定性评价的基础上,定义了煤柱有效宽度为煤柱横截面内最大内切圆直径,引入采动载荷转移距离LTD,建立了基于载荷转移距离和煤柱有效宽度... 煤柱稳定性评价是房柱式开采设计的主要研究内容之一。在分析煤柱强度、煤柱载荷和从属面积法煤柱稳定性评价的基础上,定义了煤柱有效宽度为煤柱横截面内最大内切圆直径,引入采动载荷转移距离LTD,建立了基于载荷转移距离和煤柱有效宽度的煤柱稳定性评价方法。通过对规则煤柱和不规则煤柱稳定性的对比分析,表明新方法能有效改进传统从属面积法评价煤柱稳定性的局限性。为验证基于载荷转移距离和有效宽度的煤柱稳定性评价方法的可靠性,采用3DEC数值方法进行了模拟分析,模拟计算的煤柱载荷分布规律与理论计算一致,相对误差多在10%以下,最大相对误差为12.68%,验证了基于载荷转移距离的煤柱载荷计算的合理性。表明新方法不仅适用于规则煤柱,也适用于不规则煤柱,具有较好的普适性。 展开更多
关键词 煤柱 有效宽度 载荷转移距离 稳定性评价 从属面积法
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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
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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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矿震诱发深井下山保护煤柱区冲击矿压研究 被引量:1
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作者 刘建刚 刘振江 +2 位作者 曹安业 刘赛 郁钟铭 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2017年第2期139-142,共4页
基于FLAC2D数值模拟软件对矿震扰动诱发深井下山煤柱区巷道冲击进行研究。结果表明:随着下山保护煤柱形成"孤岛"结构,矿震扰动下巷道围岩应力、位移及塑性区不断增加,越易发生冲击破坏;下山煤柱区高静载起主导作用,强动载只... 基于FLAC2D数值模拟软件对矿震扰动诱发深井下山煤柱区巷道冲击进行研究。结果表明:随着下山保护煤柱形成"孤岛"结构,矿震扰动下巷道围岩应力、位移及塑性区不断增加,越易发生冲击破坏;下山煤柱区高静载起主导作用,强动载只是诱发作用;通过现场矿震规律分析验证了结论的合理性。 展开更多
关键词 保护煤柱 动载 矿震 冲击矿压
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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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