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叠加采动影响下保留巷道围岩破坏机理及其控制技术

论文摘要

以布尔台煤矿上下煤层叠加采动影响下保留巷道严重变形破坏为工程背景,采用理论分析、现场监测、实验室试验、数值模拟和工业性试验等综合研究方法,从巷道围岩塑性区形成和发展的角度,对巷道围岩破坏特征、采动应力时空演化规律、保留巷道塑性区恶性扩展破坏机理、应力调控围岩控制技术方面进行系统研究。结果表明:上下煤层叠加采动后,保留巷道处于高应力比值带,主应力比值为1.84～2.22,最大主应力与竖直方向夹角为39.7°～41.9°,导致巷道围岩塑性区恶性扩展,顶板破坏深度7.5 m,底板破坏深度4.5 m,煤柱帮破坏深度3 m,煤壁帮破坏深度2.25 m。基于塑性区破坏机理提出应力调控技术,通过改变煤柱尺寸或上下工作面开采布局等手段调控围岩应力,减小围岩塑性破坏范围,并进行工业性试验,取得良好的应用效果。

论文目录

  • 1 保留巷道围岩变形破坏特征研究
  •   1.1 工程背景
  •   1.2 上下煤层叠加采动阶段保留巷道围岩变形特征
  • 2 采场周围应力场分布特征与规律
  •   2.1 模型建立
  •   2.2 上下煤层叠加开采后采场应力场演化规律
  • 3 保留巷道围岩破坏机理
  •   3.1 巷道蝶形塑性区理论的力学机制
  •     1) 主应力比值对塑性区的影响规律
  •     2) 最小主应力对塑性区的影响规律
  •     3) 应力方向对塑性区的影响规律
  •   3.2 保留巷道的破坏机理
  • 4 保留巷道围岩控制技术
  •   4.1 保留巷道围岩控制思路
  •   4.2 保留巷道应力调控技术
  •     1) 调整煤柱尺寸
  •     2) 调整上下工作面水平错距
  • 5 工业性试验
  •   5.1 应力调控方案
  •   5.2 现场应用
  •     1) 试验方案
  •     2) 数值模拟分析
  •     3) 试验结果分析
  • 6 结论

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 吕坤,邓志刚,冯吉成,玄忠堂,肖建,吴祥业

    关键词: 叠加采动,保留巷道,塑性区,变形破坏,围岩控制

    来源: 采矿与安全工程学报 2019年04期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 矿业工程

    单位: 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院,煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院),辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,华北科技学院安全工程学院,北京天地华泰矿业管理股份有限公司,内蒙古科技大学矿业研究院

    基金: 国家重点研发计划项目(2017YFC0804205),国家自然科学基金项目(51574150),国家自然科学基金青年科学基金项目(51804118),中央高校基本科研业务费项目(3142017085)

    分类号: TD353

    DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2019.04.006

    页码: 685-695

    总页数: 11

    文件大小: 1137K

    下载量: 284

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/cd7b86109d14c843dd2f302d.html