浅埋高强度开采回撤巷道煤柱受载特征及累积损伤机制

作     者：王方田 邵栋梁 牛滕冲 窦凤金 WANG Fangtian;SHAO Dongliang;NIU Tengchong;DOU Fengjin

作者机构：中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 神东煤炭集团锦界煤矿陕西榆林719319 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(51974297) 中央高校基本科研业务费专项资金(2019XKQYMS50) 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2022年第41卷第6期

页      码：1148-1159页

摘      要：为解决浅埋高强度开采回撤巷道护巷煤柱的长期稳定性问题,以锦界煤矿31409工作面末采段回采任务为工程实例,采用力学测试、数值模拟和现场监测等手段,探究开采扰动期间工作面超前支承压力叠加效应和渐进受载条件下通道煤柱的应力演化和累积损伤机制。设计三级循环加卸载条件下煤样强度弱化和损伤破坏实验,揭示末采段采动应力转移历程,构建工作面末采段采动应力响应数值计算模型。研究表明:(1)循环加卸载损伤煤样单轴压缩强度降低至14.14 MPa(无损煤样单轴抗压强度为18.40 MPa),变化率为23%,峰后承载段有载荷波动现象(有别于瞬间破损),在峰值载荷前累积损伤煤样单轴压缩声发射参数保持低值浮动状态,相比循环加卸载3次时裂隙发育活动性略有衰减;(2)末采段采动应力历经常规回采段煤壁超前支承压力反复叠加、临近通道段支承压力持续转移、贯通段多重累积应力释放3种状态,且通道煤柱载荷在辅回撤巷道和采空区间呈现采掘联合影响、不均匀分布特征,获得煤柱稳定临界损伤度评价参数ω;(3)末采段回采空间前后的上覆岩层或煤体内存在支承压力衰减区、极限平衡区和累积增加区,随工作面继续推进采动应力影响范围扩展至覆岩关键层位置,矿压显现剧烈、通道煤柱应力积聚增长,由原岩应力大小逐步增加至7.3 MPa,增长了2.8倍,为确保回撤巷道支护体系稳定和护巷煤柱安全运行提供了理论基础。

主 题 词：采矿工程 浅埋煤层 回撤巷道 渐进受载 煤柱稳定性 累积损伤 

学科分类：081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.13722/j.cnki.jrme.2021.1071

馆 藏 号：203111750...