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浅埋深蹬空底板煤柱群动态失稳机理及防治
被引量：
9
1
作者
冯国瑞
朱卫兵
+2 位作者
李竹
白锦文
罗泽强
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期200-209,共10页
针对山西元宝湾煤矿浅埋深上覆和下伏柱式采空区中部煤层的安全复采难题,综合采用理论分析、实验室实验、物理模拟、数值模拟和现场实测方法,探究了柱采区蹬空开采底板煤柱垂直荷载及内应力分布形态,并基于Mises等效应力探讨了柱采区蹬...
针对山西元宝湾煤矿浅埋深上覆和下伏柱式采空区中部煤层的安全复采难题,综合采用理论分析、实验室实验、物理模拟、数值模拟和现场实测方法,探究了柱采区蹬空开采底板煤柱垂直荷载及内应力分布形态,并基于Mises等效应力探讨了柱采区蹬空煤柱潜在破坏形式;揭示了柱采区蹬空开采底板关键柱破坏形式及破坏剥落体运动特征;阐明了底板煤柱破坏次序及柱群动态失稳演化规律。提出通过柱采区注浆充填强化底板煤柱承载能力的方法来进行中层遗煤资源的回收,并据此给出了确保元宝湾煤矿6107工作面中部遗煤蹬空安全复采的底板柱采区临界充填高度。结果表明:若底板9号煤层柱式采空区不充填,层间岩层的非均匀下沉将使柱采区煤柱产生偏心压缩,导致关键柱及其剥落体出现旋转下沉的现象;当柱采区关键柱破坏失稳后,覆岩载荷呈现出双向传递的特点,整个煤柱群表现为以关键柱为中心,双向多米诺骨牌式的链式失稳特征,而三维空间中则呈现出以关键柱为圆心的外向辐射波状失稳扩展特征,柱采区关键柱的破坏失稳将诱发底板煤柱群整体失稳,导致6107工作面蹬空开采区域采掘设备及工作人员、超前煤岩体大面积塌陷等动力灾害。数值模拟及物理相似模拟结果表明,确定6107工作面蹬空段安全复采的底板柱采区临界充填高度为6 m,即充填不接顶高度为2 m,这一结论亦得到了实测结果的证实。在此基础上,针对充填效果较差且充填高度未达6 m的局部区域,进一步提出了底板空洞二次充填和加固处理方法,确保了蹬空段中层遗煤资源的安全复采。
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关键词
浅埋深
近距离
煤
层
蹬空开采
煤
柱
群
失稳
动压灾害
充填
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职称材料
常乐堡煤矿刀柱式开采煤柱稳定性研究
被引量：
2
2
作者
沙猛猛
朱卫兵
+1 位作者
徐敬民
杨伟名
《煤炭工程》
北大核心
2017年第3期71-74,78,共5页
针对常乐堡煤矿刀柱式开采合理采留比留设的问题,通过理论分析,数值模拟和物理模拟研究该矿刀柱式开采条件下煤柱的稳定性。研究结果表明:常乐堡煤矿现用的"采10留8"开采方案不能满足煤柱长期稳定性要求,数值模拟宽度8m的煤...
针对常乐堡煤矿刀柱式开采合理采留比留设的问题,通过理论分析,数值模拟和物理模拟研究该矿刀柱式开采条件下煤柱的稳定性。研究结果表明:常乐堡煤矿现用的"采10留8"开采方案不能满足煤柱长期稳定性要求,数值模拟宽度8m的煤柱全部进入塑性破坏,物理模拟实验中同样发生了煤柱群失稳现象;常乐堡煤矿刀柱式开采采宽10.0m时,留宽至少为10m,在"采10留10"的模拟方案下煤柱弹性核区率为50.0%,大于榆阳地区现场统计的煤柱长期稳定性31%的弹性核区率,煤柱应力分布呈平缓的马鞍形,可以保持长期稳定。
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关键词
浅埋
煤
层
刀
柱
式采
煤
法
煤
柱
群
失稳
矿震
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职称材料
关键柱柱旁充填岩层控制基础理论
被引量：
23
3
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
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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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职称材料
题名
浅埋深蹬空底板煤柱群动态失稳机理及防治
被引量：
9
1
作者
冯国瑞
朱卫兵
李竹
白锦文
罗泽强
机构
太原理工大学矿业工程学院
山西省绿色采矿工程技术研究中心
中国矿业大学矿业工程学院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期200-209,共10页
基金
国家杰出青年科学基金资助项目(51925402)
国家自然科学联合基金重点资助项目(U1710258)
国家自然科学基金面上资助项目(52074265)。
文摘
针对山西元宝湾煤矿浅埋深上覆和下伏柱式采空区中部煤层的安全复采难题,综合采用理论分析、实验室实验、物理模拟、数值模拟和现场实测方法,探究了柱采区蹬空开采底板煤柱垂直荷载及内应力分布形态,并基于Mises等效应力探讨了柱采区蹬空煤柱潜在破坏形式;揭示了柱采区蹬空开采底板关键柱破坏形式及破坏剥落体运动特征;阐明了底板煤柱破坏次序及柱群动态失稳演化规律。提出通过柱采区注浆充填强化底板煤柱承载能力的方法来进行中层遗煤资源的回收,并据此给出了确保元宝湾煤矿6107工作面中部遗煤蹬空安全复采的底板柱采区临界充填高度。结果表明:若底板9号煤层柱式采空区不充填,层间岩层的非均匀下沉将使柱采区煤柱产生偏心压缩,导致关键柱及其剥落体出现旋转下沉的现象;当柱采区关键柱破坏失稳后,覆岩载荷呈现出双向传递的特点,整个煤柱群表现为以关键柱为中心,双向多米诺骨牌式的链式失稳特征,而三维空间中则呈现出以关键柱为圆心的外向辐射波状失稳扩展特征,柱采区关键柱的破坏失稳将诱发底板煤柱群整体失稳,导致6107工作面蹬空开采区域采掘设备及工作人员、超前煤岩体大面积塌陷等动力灾害。数值模拟及物理相似模拟结果表明,确定6107工作面蹬空段安全复采的底板柱采区临界充填高度为6 m,即充填不接顶高度为2 m,这一结论亦得到了实测结果的证实。在此基础上,针对充填效果较差且充填高度未达6 m的局部区域,进一步提出了底板空洞二次充填和加固处理方法,确保了蹬空段中层遗煤资源的安全复采。
关键词
浅埋深
近距离
煤
层
蹬空开采
煤
柱
群
失稳
动压灾害
充填
Keywords
shallow buried depth
close-distance coal seam
mining above mined-out area
pillar group collapse
dynamic pressure disaster
backfilling
分类号
TD323 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
常乐堡煤矿刀柱式开采煤柱稳定性研究
被引量：
2
2
作者
沙猛猛
朱卫兵
徐敬民
杨伟名
机构
中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室矿业工程学院
出处
《煤炭工程》
北大核心
2017年第3期71-74,78,共5页
基金
国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2013CB227900)
文摘
针对常乐堡煤矿刀柱式开采合理采留比留设的问题,通过理论分析,数值模拟和物理模拟研究该矿刀柱式开采条件下煤柱的稳定性。研究结果表明:常乐堡煤矿现用的"采10留8"开采方案不能满足煤柱长期稳定性要求,数值模拟宽度8m的煤柱全部进入塑性破坏,物理模拟实验中同样发生了煤柱群失稳现象;常乐堡煤矿刀柱式开采采宽10.0m时,留宽至少为10m,在"采10留10"的模拟方案下煤柱弹性核区率为50.0%,大于榆阳地区现场统计的煤柱长期稳定性31%的弹性核区率,煤柱应力分布呈平缓的马鞍形,可以保持长期稳定。
关键词
浅埋
煤
层
刀
柱
式采
煤
法
煤
柱
群
失稳
矿震
Keywords
shallow coal seam
reamer-pillar coal mining
instability of pillars
rock burst
分类号
TD822.3 [矿业工程—煤矿开采]
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职称材料
题名
关键柱柱旁充填岩层控制基础理论
被引量：
23
3
作者
白锦文
崔博强
戚庭野
朱卫兵
王凯
史旭东
毋皓田
康立勋
机构
太原理工大学矿业工程学院
山西省绿色采矿工程技术研究中心
山西焦煤集团有限责任公司
中国矿业大学矿业工程学院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期424-438,共15页
基金
国家杰出青年科学基金资助项目(51925402)
国家自然科学基金青年科学基金资助项目(52004171)
山西省回国留学人员科研资助项目(2020-044)。
文摘
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
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
Keywords
key pillar
pillar-side backfilling
chain failure of coal pillar system
coordinated load-bearing
instability control
rock strata control
分类号
TD821 [矿业工程—煤矿开采]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
浅埋深蹬空底板煤柱群动态失稳机理及防治
冯国瑞
朱卫兵
李竹
白锦文
罗泽强
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
9
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职称材料
2
常乐堡煤矿刀柱式开采煤柱稳定性研究
沙猛猛
朱卫兵
徐敬民
杨伟名
《煤炭工程》
北大核心
2017
2
下载PDF
职称材料
3
关键柱柱旁充填岩层控制基础理论
白锦文
崔博强
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
23
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