煤柱尺寸对采动巷道层状底板的应力环境造成显著影响,以梅花井矿辅助运输巷为工程背景,综合采用现场调研、理论分析、数值计算和现场试验等研究方法,分析不同应力环境下层状底板的稳定性,并基于具体的工程实例提出针对性的控制对策.研究表明:在采动应力场的影响下,辅助运输巷两侧底板的应力环境存在差异,应力环境的差异性造成巷道两侧底板变形破坏的差异性.以横观各向同性体表征底板的层状特性,建立巷道底板力学计算模型,推导获得采动影响下底板任一点的应力表达式,得到煤柱的尺寸效应对底板应力环境的影响.基于摩尔-库仑准则构造层状底板破坏判据,获得不同煤柱尺寸条件下底板的破坏形态.窄小煤柱条件下,层状底板赋存于非对称应力环境,其破坏形态呈非对称马鞍形分布.煤柱尺寸增大到一定程度后,底板两侧围岩应力的差异性减小,底板破坏形态逐渐呈对称式分布.为了实现回采巷道围岩的精细化控制,支护方案应能够适应围岩应力环境的变化.根据煤柱尺寸的不同,基于围岩控制对策,提出差异化支护与对称式支护相结合的巷道围岩控制技术.数值计算和现场工程应用的结果表明,支护系统能够很好地适应围岩不同的应力环境,与围岩形成协同承载体系,支护效果良好.
朱晔;杨科;李永亮;李炜煜;孙昊
安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽 淮南 232001中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083国家能源集团宁夏煤业有限责任公司梅花井煤矿,宁夏 灵武 751400
矿山工程
采动影响;层状底板;煤柱;应力环境;差异化支护;对称式支护
《采矿与安全工程学报》 2023 (003)
467-479 / 13
安徽理工大学高层次引进人才科研启动基金项目(2021yjrc39);国家自然科学基金项目(52204122);深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室开放基金项目(SKLMRDPC21KF14)
10.13545/j.cnki.jmse.2022.0132
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