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上盘采空断层下盘开采的煤柱宽度优化研究
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作者 伍永平 曹建利 +4 位作者 孙明明 张浩 皇甫靖宇 杜玉乾 胡涛 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2024年第4期46-54,共9页
在断层和采动影响下,下盘工作面断层侧煤柱宽度制约着工作面的安全生产。以黄陵煤矿二盘区203下盘工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和相似模拟相结合的方法,研究上盘工作面采空后,下盘工作面断层侧煤柱上方载荷与煤柱尺寸之间... 在断层和采动影响下,下盘工作面断层侧煤柱宽度制约着工作面的安全生产。以黄陵煤矿二盘区203下盘工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和相似模拟相结合的方法,研究上盘工作面采空后,下盘工作面断层侧煤柱上方载荷与煤柱尺寸之间的关系,揭示煤柱宽度为30,26,22,20,13和6m时的位移、应力演化及塑性区分布特征,分析煤柱宽度为30m时的覆岩结构特征,并通过综合分析,优化了工作面合理煤柱宽度。研究表明:上盘工作面采空时,在断层和采动的影响下,随着煤柱宽度的减小,下盘工作面断层侧煤柱上方的载荷分为载荷降低区、载荷过渡区和载荷稳定区;当煤柱宽度为30m时,下盘工作面断层侧高位岩层出现离层,煤柱上方应力集中程度大于另一侧,承载能力强,稳定性高;当煤柱宽度减小至22m时,靠近断层侧的顶板最大下沉量和应力集中程度显著增大,煤柱开始发生塑性破坏,承载能力逐渐减弱;当煤柱宽度减小到13m时,断层侧塑性区向工作面两端及上方发展至贯通煤柱,煤柱稳定性较差;当煤柱宽度减小至6m时,靠近断层侧顶板最大下沉量和应力集中程度继续增大,塑性区继续发育。通过相似模拟试验研究发现,当煤柱宽度为30m时,顶板垮落并充填采空区,下盘工作面断层侧煤柱上方无明显变化。经综合分析,确定下盘工作面断层侧煤柱的合理宽度为18~22m,可提高工作面回采率,同时可保证工作面安全生产。 展开更多
关键词 上盘采空 下盘开采 断层侧煤柱 煤柱宽度
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