-
题名浅埋近距离煤层开采超前煤柱群冲击失稳机制
被引量：10
- 1
-
-
作者
冯国瑞
朱卫兵
白锦文
余丹
谢建林
李竹
-
机构
太原理工大学矿业工程学院
太原理工大学矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室
中国矿业大学矿业工程学院
山西焦煤集团有限责任公司博士后工作站
-
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期114-125,共12页
-
基金
国家自然科学基金青年科学基金资助项目(52004171)
国家自然科学基金面上资助项目(52174125)
国家杰出青年科学基金资助项目(51925402)。
-
文摘
工作面前方遗留煤柱群(后文简称“超前煤柱群”)在采动影响下会发生链式冲击失稳,诱发动载矿压灾害并影响下伏煤层的安全高效开采。揭示超前煤柱群链式冲击失稳机制是浅埋近距离煤层安全开采的根本前提。本文实测分析了元宝湾煤矿房式采空区下伏6107工作面开采的覆岩移动规律,发现了超前煤柱群的回弹变形现象,开展了房式采空区下伏煤层开采的物理模拟实验,研究了房采煤柱群-覆岩的变形破坏特征,分析了采动影响下超前煤柱群回弹冲击失稳的动态过程,揭示了浅埋近距离煤层开采超前煤柱群的冲击失稳机制。结果表明:(1)浅埋柱采区近距离下伏煤层开采过程中工作面前方覆岩呈现出“先短暂回弹后剧烈下沉”的运动特征,即首先存在极短时间的覆岩回弹变形现象,之后出现了部分覆岩的整体破断与垮塌。由此,反推出采动影响下超前煤柱群也发生了回弹变形。(2)柱式采空区下伏煤层开采过程中关键柱在覆岩沉降和超前支承压力的作用下最早出现斜切破坏,引起载荷的转移,加剧邻近部分房采煤柱群的应力集中程度,进而发生链式斜切破坏。在此过程中,覆岩持续沉降,裂隙也不断发育,形成剪切贯通断裂面,发生破断回转,促使超前煤柱群回弹变形与冲击失稳,引发层间岩层的全厚切落,带动更大规模房采煤柱群的链式失稳,并造成下伏工作面动压灾害的发生。(3)浅埋近距离下伏煤层开采“煤柱群-覆岩”的失稳垮塌过程可以细分为:关键柱斜切破坏阶段、关键柱邻近部分煤柱群破坏阶段、超前煤柱群回弹冲击失稳阶段、覆岩垮塌与层间岩层切落致灾阶段。(4)浅埋近距离煤层开采超前煤柱群冲击失稳是“煤柱群回弹变形”与“覆岩联动垮塌”共同作用且互馈影响的动态过程。该研究可以解释柱式采空区下伏近距离煤层开采超前动载矿压的显�
-
关键词
关键柱
煤柱群
回弹变形
冲击失稳
岩层切落
动载矿压
-
Keywords
key pillar
coal pillars
springback deformation
shocking failure
rock strata cutting instability
dynamic pressure
-
分类号
TD325
[矿业工程—矿井建设]
-
