膏体充填综采台阶煤壁稳定性半凸力学分析

通过细长杆失稳理论,建立台阶半凸力学模型,通过凸模柔度来判断与之相适应的临界载荷公式,并通过能量法近似求出模型的长度因数与稳定系数计算公式,进而得到台阶半凸力学模型失稳时所需的临界力、临界应力和纵向弯曲失稳校核判据;采用FLAC^(3D)数值模拟研究顶煤、中煤、底煤高度比分别为1∶1∶1,2∶2∶1两种不同割煤方案时煤壁前方支承压力、水平应力、水平位移以及工作面周围竖直应力分布.研究表明:煤壁发生片帮失稳所需的临界应力与其柔度有关,且煤壁柔度与长度因数呈正相关,长度因数与下台阶高度呈负相关,因此煤壁的柔度越小,煤壁片帮所需的临界应力就越高,抵抗失稳片帮的能力越强,所以可通过增加下台阶高度来提高煤壁抵抗失稳片帮的能力;不同方案割煤时,煤壁的垂直应力均小于片帮临界应力,因此不会发生失稳片帮;煤壁的上台阶高度减小,水平应力相应增加,位移量减小,下台阶的存在约束了上台阶煤体水平变形,使得煤壁前方支承压力变大,煤壁的承载能力增强,煤壁煤体稳定性增加,因此,可通过增加下台阶高度,提高煤壁稳定性.最终确定窑街三矿水平分层膏体充填开采的台阶高度比为1∶1∶1,为研究特厚急倾斜煤层采用短机身、大采高特殊采煤机割煤时所形成的台阶煤壁稳定性问题提供可靠理论支撑.

大采高一次采全高工作面片帮机理及控制方案

潞安集团王庄矿8101大采高一次采全厚工作面回采过程中片帮严重。针对这一问题分析了片帮机理,提出采用控制片帮的台阶形煤壁推进工作面采煤方法,并运用有限差分软件FLAC3D模拟了台阶形煤壁各项参数对工作面煤壁应力分布的影响。结果表明:采用1.2 m宽,台阶面上下煤壁高度比为5∶4的一级台阶形煤壁推进工作面,工作面煤壁的剪应力明显减小,受力状况大为改善。通过对所提方案施工实践中的观测统计,证实改用台阶形煤壁推进工作面后,工作面煤壁片帮情况明显改善。