动静载荷下端帮开采中的条带支撑煤柱的稳定性研究

发布时间：2020-03-23 07:31

【摘要】：对我国现有的大型露天煤矿的端帮滞留煤量进行现场调查和统计,端帮滞留煤炭的总量达到数十亿吨。利用端帮采煤机工艺对我国露天矿端帮滞留煤进行开采时,保留的条带支撑煤柱的失稳机理尚未明确,已成为制约该工艺安全、高效应用的突出难题。本文对端帮开采中卡车动载及边坡静载作用下的煤柱失稳机理进行了深入研究,提出了煤柱宽度的设计方法,这对于我国露天煤炭资源科学开采具有极其重要的意义。本文取得的主要研究成果如下:(1)基于端帮开采中条带支撑煤柱的承载模型,结合尖点突变理论,同时考虑煤柱安全系数的要求,建立了煤柱稳定性的判据公式。煤柱的失稳判据主要由煤柱塑性区宽度、煤柱极限应力和煤柱在载荷作用下的压缩量这三个因素决定。(2)基于极限平衡理论,对支撑煤柱的极限应力进行分析,得出了采硐两侧煤柱的塑性区宽度的计算公式;基于温克尔地基梁理论,建立了端帮开采下由煤柱和顶板构成的弹性地基梁模型,提出了煤柱在载荷作用下的压缩量计算公式。(3)随着煤柱宽度的增加,煤柱塑性区宽度近似呈线性减小趋势;动静载荷作用下煤柱总压缩量近似呈反函数型减小的趋势。煤柱压缩量中上覆岩层与卡车静载产生的煤柱压缩量起决定性作用。(4)对埋深122 m、厚3 m的煤层运用端帮采煤机进行开采。根据所建的端帮开采系统煤柱失稳模型,计算得到:当采硐宽度为3 m时,支撑煤柱的合理宽度至少为1.3 m,此时煤柱的安全系数为1.3。(5)基于端帮开采的数值计算模型,对经理论计算所得的煤柱宽度的合理性进行了数值分析。由分析结果可知:煤柱宽度取为理论模型所得的计算值时,煤柱群中的煤柱未产生贯通的塑性区,端帮整体边坡也未产生明显的塑性区,因此在此开采条件下煤柱及端帮边坡均处于稳定状态。研究成果可为端帮开采下条带支撑煤柱的稳定性分析提供重要参考。
【图文】：

1 绪论用下条带煤柱的稳定。在过去的研究中，国内外学者对条性规律等方面以及动静载荷下的煤岩的稳定性方面进行了矿端帮滞留煤开采工艺统露天采矿设计理论，如图 1-1 和图 1-2 所示，近水平大运输线路通常设置于两端帮上，导致形成的端帮边坡角会会造成大量的煤炭资源被端帮边坡压占[3, 4]，如图 1-3 所作帮的不断推进，被端帮边坡压占的煤炭将被内排土场重等因素，将来难以进行二次开采。这些被露天矿端帮边坡重新掩埋而永久损失的煤炭资源称之为露天矿端帮滞留煤

矿端帮滞留煤开采工艺统露天采矿设计理论，，如图 1-1 和图 1-2 所示，近水平大运输线路通常设置于两端帮上，导致形成的端帮边坡角会会造成大量的煤炭资源被端帮边坡压占[3, 4]，如图 1-3 所作帮的不断推进，被端帮边坡压占的煤炭将被内排土场重等因素，将来难以进行二次开采。这些被露天矿端帮边坡重新掩埋而永久损失的煤炭资源称之为露天矿端帮滞留煤图 1-1 露天煤矿采坑Figure 1-1 The open-pit mine
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD824

【参考文献】

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本文编号：2596408