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深部孤岛工作面区段煤柱冲击地压的试验研究

发布时间:2018-03-02 08:38

  本文关键词: 安全工程 矿山安全 孤岛工作面 覆岩空间结构 冲击地压 相似模拟试验 出处:《安全与环境学报》2017年03期  论文类型:期刊论文


【摘要】:以冲击启动理论为基础,结合覆岩空间结构思想,采用相似模拟试验方法,研究了孤岛工作面上覆岩层空间结构特点及采动围岩应力场的分布、变化规律,进一步探讨了孤岛工作面区段煤柱冲击地压发生机理。结果表明,两侧充分开采的孤岛工作面上覆岩层呈"C"型覆岩空间结构,工作面承受上部岩层及两侧采空区上覆岩层转移过来的部分岩层重量,在工作面两侧形成应力集中区域,导致采动围岩应力场达到极限平衡状态,该集中应力可视为采动围岩近场极限平衡系统的静载荷。孤岛工作面开采过程中"C"型覆岩空间结构逐渐演化形成"W"型空间结构,极限平衡系统静载荷发生转移和改变,最终由上下区段煤柱全部承担上覆岩层重量,系统载荷增至最大,处于临界失稳状态。"W"型覆岩空间结构大面积失稳,为系统提供了外动载荷,系统在动载荷的扰动下突破平衡极限,从而发生区段煤柱冲击。最后,基于孤岛工作面应力分布规律确定了区段煤柱的合理尺寸。
[Abstract]:Based on the theory of impact start and combined with the idea of overburden spatial structure, the characteristics of overlying strata spatial structure and the distribution and variation of stress field of mining surrounding rock are studied by using similar simulation test method. The mechanism of coal pillar impact ground pressure in the section of Gudao face is further discussed. The results show that the overlying strata of Gudao face are of "C" type overburden space structure, which are fully mined on both sides. The face bears part of the weight transferred from the upper rock strata and the overlying strata of the two goaf, and forms a stress concentration area on both sides of the face, which results in the stress field of the mining surrounding rock reaches the state of ultimate equilibrium. The concentration stress can be regarded as the static load of the near-field limit equilibrium system of mining surrounding rock. During the mining process of the isolated island face, the "C" type overburden spatial structure gradually evolves into "W" type spatial structure, and the static load of the limit equilibrium system is transferred and changed. Finally, the upper and lower coal pillars bear the overburden weight, and the system load increases to the maximum, which is in a critical unstable state. The "W" type overburden space structure is unstable in a large area, which provides the system with external dynamic load. The system breaks through the equilibrium limit under the disturbance of the dynamic load, thus the impact of the section pillar occurs. Finally, based on the stress distribution law of the isolated working face, the reasonable size of the coal pillar in the section is determined.
【作者单位】: 辽宁工程技术大学力学与工程学院冲击地压研究院;
【基金】:国家自然科学基金青年基金项目(51404131)
【分类号】:TD324

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