唐口煤礦深部開采條帶煤柱穩(wěn)定性模擬試驗(yàn)研究.pdf

1、資源的持續(xù)開采使得煤炭生產(chǎn)不得不向深部轉(zhuǎn)移，而深部開采帶來的地表沉陷預(yù)測(cè)與控制問題研究不足。為了實(shí)現(xiàn)煤炭資源的安全、高效開采，深部條帶煤柱的實(shí)際承載能力和穩(wěn)定性能的研究顯得尤為重要。本文依托唐口煤礦230、430采區(qū)地質(zhì)資料和生產(chǎn)實(shí)際，采用理論分析、現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、三維相似材料物理模擬試驗(yàn)、數(shù)值模擬的方法對(duì)深部條帶煤柱的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　（1）理論分析了深部條帶開采采留尺寸的設(shè)計(jì)原則，得出了條帶開采采留尺寸

2、的確定方法為B=qH/(1-k)tanβ，A=0.7H/tanβ-B；分析條帶煤柱受力，指出“馬鞍形”是穩(wěn)定條帶煤柱應(yīng)力分布的典型形態(tài)。
　?。?）對(duì)唐口煤礦條帶煤柱在采場(chǎng)工作面的推進(jìn)過程中及進(jìn)入采空區(qū)后的豎向應(yīng)力和橫向變形進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，研究了煤柱不同區(qū)域應(yīng)力和形變變化情況。觀測(cè)指出，工作面開采過程中，煤柱的應(yīng)力集中區(qū)不斷向煤柱中部轉(zhuǎn)移，核區(qū)范圍逐漸減小，直到采空區(qū)充分垮落完成。
　?。?）利用大尺度三維立體相似材料物理模

3、擬試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)深部煤層開采時(shí)條帶煤柱運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行了模擬，通過監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)研究了煤柱上應(yīng)力及形變的演化及破壞規(guī)律。試驗(yàn)指出，煤層開采初期，煤柱所受應(yīng)力呈波動(dòng)式非線性增長(zhǎng)，當(dāng)工作面推過煤柱70m距離后，應(yīng)力變化緩慢趨于穩(wěn)定。試驗(yàn)監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際探測(cè)結(jié)果相似，數(shù)據(jù)可靠。
　?。?）運(yùn)用數(shù)值模擬軟件FLAC3D對(duì)深部條帶煤柱塑性區(qū)寬度分布規(guī)律進(jìn)行模擬分析，研究了煤柱塑性區(qū)寬度與影響因素間的關(guān)系。結(jié)果指出：深部條帶煤柱塑性區(qū)的寬度隨著采深、采