唐口煤礦深部開采條帶煤柱穩(wěn)定性模擬試驗研究.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)測與控制問題研究不足。為了實現(xiàn)煤炭資源的安全、高效開采，深部條帶煤柱的實際承載能力和穩(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)實際，采用理論分析、現(xiàn)場觀測、三維相似材料物理模擬試驗、數(shù)值模擬的方法對深部條帶煤柱的穩(wěn)定性進行了研究，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　?。?）理論分析了深部條帶開采采留尺寸的設(shè)計原則，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)。
　　（2）對唐口煤礦條帶煤柱在采場工作面的推進過程中及進入采空區(qū)后的豎向應(yīng)力和橫向變形進行了現(xiàn)場觀測，研究了煤柱不同區(qū)域應(yīng)力和形變變化情況。觀測指出，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、擬試驗臺，對深部煤層開采時條帶煤柱運動行為進行了模擬，通過監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)研究了煤柱上應(yīng)力及形變的演化及破壞規(guī)律。試驗指出，煤層開采初期，煤柱所受應(yīng)力呈波動式非線性增長，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。試驗監(jiān)測和現(xiàn)場實際探測結(jié)果相似，數(shù)據(jù)可靠。
　?。?）運用數(shù)值模擬軟件FLAC3D對深部條帶煤柱塑性區(qū)寬度分布規(guī)律進行模擬分析，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