文摘

孤岛的挖掘空间结构在特厚综采综放开采是独一无二的,从而导致一个复杂的开采应力分布和严重的安全隐患。在这项研究中,结合一个具体的工程实例,矿业孤岛面应力分布特点进行了阐述,以及轴承的结构力学模型建立了上覆地层连续梁应用弹塑性力学理论。采矿机械方程的应力分布和失败然后煤岩质量获得的深度。比较理论与数值模拟计算结果和现场测量结果显示基本上一致的应力分布特点。派生的力学方程可以提供一个估计方法分析孤岛脸上开采动态的加厚全机械化的综放开采。以下的结论。煤岩的质量不仅要承受横向挖掘叠加影响也提前挖掘影响煤壁、前孤岛的脸是在复杂的环境中多个矿山压力叠加。在采矿过程中,最大的推进矿业应力集中系数是4.0 - -6.0,位于孤岛的上下两端的脸。煤壁的外侧采矿失败深度的孤岛面增加2.0 - -5.0 m的影响下推进矿业。因此,相比之下,nonisolated岛的脸,矿山压力的外观非常激烈。 The mining influence in the range of 20–30 m of the upper and lower ends is intense, and the mining stress in this area is characterized by “cone distribution.” This zone is an important hidden danger area with coal–rock mass mining instability on isolated island face, which requires special attention to avoid mining disasters. According to the analysis of the influencing mining factors and laws of isolated island face, it is concluded that the longer the isolated island face size is, the closer the goaf size on both sides of the isolated island face is, the smaller the coal seam buried depth is, the better the mechanical conditions of coal and rock medium are, and the smaller the mining height of coal seam is, the more favorable the safe mining of isolated island face is.

1。介绍

孤岛的脸的安全开采具有重要意义,煤矿的安全生产和经济效益。孤岛面形成的过程中,上覆地层受到横向挖掘双边采空区的叠加影响。因此,煤岩的轴承压比nonisland工作质量是更严重的脸,和压力一步距离的孤岛面小于nonisolated岛的脸。虽然失败发生在煤岩质量的横向边缘孤岛的脸由于开采,煤岩质量的孤岛脸的上覆地层断裂带在采空区仍保持连续和完整的结构特点和有良好的连续支承条件和挖掘力传输(1- - - - - -9]。

孤岛上的支承压力面对来自自身和岩石负荷由覆层板或梁两侧。因此,矿业孤岛面临更加复杂和严重的影响比nonisolated岛的脸。安全开采的岛屿的影响下强大的矿山已经很长一段时间,和研究已经取得了很大的进步。例如,江et al .,施et al .,程et al .,侯等人机密孤岛面采场上覆地层的空间结构为“O”,“S”和“C”类型(1- - - - - -5]。他们还研究了开采围岩应力转移和周期性加权的规则的孤岛的脸和为上覆地层的控制权重提供了指导。窦等人,曹和其他人孤立的岛屿上覆地层的空间结构视为“F”和“T”型轴承结构;他们分析了空间的力量转移和诱导岩爆机制的孤岛上覆地层,具有指导意义的矿山压力控制的孤岛面(6- - - - - -8]。王et al .,江et al .,李et al .,和梁等人研究了地层压力的行为特征与表土孤岛的脸,隐患,和煤柱开采的不稳定9- - - - - -12]。赵和康、徐等人之间的差异比较和分析综放孤岛综放脸和和讨论前煤和屋顶的运动特征的挖掘过程综放孤岛面(13,14]。王et al .,贾庆林et al .,和张等人使用双曲在连续介质力学模型的压力荷载传递分析煤岩的机械故障在采空区边缘的质量和指导工程实践(15- - - - - -18]。张和你分析了开采应力分布和故障特征的孤岛面影响的多个采矿的工程条件孤岛面形成的采空区上部和下部煤层。他们旨在提供一个安全采矿工程技术参考孤岛面临类似的特殊工程条件下的19]。周和李红用数值模拟和现场工程实践分析屋顶屈服于一个孤岛的问题面对大型矿业高度(20.]。王等人分析了弯矩的分布规律孤岛面屋顶的基础上利用薄板力学模型,和开采围岩的应力集中和失败进化研究通过数值模拟(21]。

然而,机械的分析复杂的开采效果,如采矿失败深度、开采应力分布的复杂特点,而采矿强度煤岩的应力集中质量在孤岛的脸完全机械化综放开采,应该进行。孤岛面临的安全生产全面机械化综放开采迫切需要相关理论研究技术指导。当前的研究基础上分析煤岩的承载力特性的质量孤岛面对Tangjiahui煤矿和分析通过数值模拟对煤岩质量的特点。矿业轴承的力学模型分析孤岛的脸。煤岩质量的矿业载荷力转移机制进行了研究。这项研究提供了一个估算方法计算开采应力分布的孤岛的脸完全机械化综放开采和在工程中扮演一定的角色指导安全生产的孤岛的脸。

2。矿业的影响分析孤岛的脸完全机械化综放开采

2.1。项目概述

61102孤岛的脸在Tangjiahui煤矿综采综放开采具有以下特点:平均厚度的主要开采6 #煤层是18.3米,平均倾角煤层是2°,埋深520米,平面布局图所示1。

岩体提出了低强度的力学特性和胶结不良后地质构造,因为后期的成岩作用和低成熟度的煤系地层,主要是泥质和钙质胶结。问题,如矿山压力控制、支持轴承稳定,和采矿巷道的围岩控制,发生在工作面开采过程中。因此,开采应力分布和失败的孤岛面临亟待研究。

2.2。煤岩的承载力特性的分析质量

根据矿山压力的研究行为在离岛19,20.)和现场调查,初步分析煤岩的承载力特性质量在孤岛上复杂的开采影响下的脸表明下列结果:(1)“轴承和传输”结构的采空区两侧及其上覆地层,岛上工作面熊“部分”双方的上覆地层的负载,和轴承负荷高于nonisolated岛的脸(2)空间承重结构的特点在孤岛面导致外侧采矿双边采空区的叠加影响,导致了矿山压力峰值,采矿失败,和深轴承应力分布。许多因素的影响,使煤岩的受力状态和力衰竭大规模复杂和强大的矿山压力的孤岛的脸(3)压力环境下受到横向挖掘双边采空区的叠加影响,孤岛面挖掘结果的严重开采的影响,上覆地层压力、裂缝和上覆地层块的旋转,一个相对“积极”的机械反应(4)开采强度、上覆地层失败,压力的外表特征,采矿巷道的围岩稳定性的孤岛的脸不同于那些nonisolated岛的脸。因此,煤岩的承载力的特点,大规模的开采影响下孤岛的脸应该分析

3所示。仿真分析采矿的影响特征在综采综放开采孤岛的脸

实地调查和分析的基础上,数值模拟分析是用来揭示横向挖掘的分布特征叠加影响和促进矿业在孤岛上所面临的生活压力。目标是提供一个强引用的力学模型分析矿山煤岩应力转移大规模采矿影响有关。

3.1。建立计算模型的孤岛的脸完全机械化综放开采

本研究认为61102年完全机械化孤岛的脸在Tangjiahui煤矿综放开采对象。进行数值模拟,模型如图2。模型的大小是 与538年776区,顶部边界设置为垂直应力约束,外侧四周和底部边界设置为位移约束。原岩应力为14.04 MPa(煤层埋深520米),和侧压力系数为1.0。的宽度61102孤岛面235米;61103和61101工作面宽度是220和240,分别;横向边界的媒介的宽度200米。具体的仿真过程如下:(1)针对摩尔-库仑模型是一个媒介。按照地质钻井和取心的机械测试岩石Tangjiahui煤矿煤岩的力学参数是通过数值模拟,如表所示1(2)应力和位移边界条件设置和初始应力场平衡计算完成(3)61101年和61103年采空区是一步一步挖掘,和模拟的挖掘步骤距离是18.0米。中使用的双屈服模型的基础上,引用(22- - - - - -25),解决采空区充填和压实的过程模拟;采空区媒体得到的力学参数通过模拟反演计算(24,25),如表所示2和采空区的应力-应变关系媒体使用计算裂隙岩体的应力-应变关系导出了班子,如表所示3(4)仿真计算平衡后的61101年和61103年采空区压实,61102孤岛面逐步发掘。模拟采矿一步距离是12.0米,矿区是在250年方向(5)平衡计算后,100 - 246年的结果方向是矿业仿真分析获得

3.2。分析仿真结果

如图3横向叠加开采影响下,两岸的孤岛的脸,外侧采矿失败深度约11 - 14米,横向挖掘应力集中是35-39 MPa在孤岛的脸,煤岩的质量和支承应力环境大约是20 MPa中间的横向岛煤岩质量。外侧煤岩的应力环境质量的边缘61102孤岛的脸是复杂和严重。仿真结果表明,在采空区上覆地层负荷转移到煤岩的固体培养基,形成了采矿的影响。大空间采场的结构使孤立的煤的身体两边承重结构受到矿业。有限大小的孤立的煤的身体,横向叠加开采影响重大,采空区处于一个不稳定的压实状态。许多影响导致强大的矿山压力出现在孤岛的脸完全机械化综放开采。

如图4的矿业61102孤岛面临加剧了煤岩的应力环境质量在61102年的外侧边缘孤岛的脸。煤岩质量失败最后形成横向挖掘深度约为12 - 18 m和横向挖掘应力集中的近62 MPa。中间孤岛面形成一个承载约46 MPa的压力环境。比1.5 - -2.5提前开采应力集中系数nonisolated岛屿的脸,推进矿业开采过程中的应力集中系数的孤岛面临高达3.0 - -5.0。矿山压力最后是最严重的。因此,煤的身体最后的位置孤岛的脸变成了关键结构承担推进矿业的浓度效应的压力。

4所示。力学模型的分析,挖掘承载力的孤岛的脸完全机械化综放开采

开采动态分析的问题,调查矿山压力的分布和采矿失败的计算深度要求确定开采应力集中系数(或矿山压力的峰值)。然而,大多数决心采矿方法采用人工假设应力集中系数(经验值大多是2.0和2.5)或数值模拟矿山压力峰值。人工假设缺乏一个强大的基础。许多因素,如煤层赋存条件、原岩应力环境,和孤岛面布局,影响孤岛的矿业应力状态的脸。这种情况导致了人工假设矿业应力集中系数导致重大偏差。虽然数值模拟分析具有明显的优势,揭示了机械复杂的工程问题,许多问题发生在数值模拟分析。问题包括耗时的建模和计算,精度的影响区大小、沉重的模拟负载的影响规则和因素,数值模拟操作和高需求的研究和分析。然而,现场测量滞后于实际的工程活动由于深部开采空间的约束条件下,监测设备的水平,和时间条件。因此,力学模型的分析,挖掘影响特征的孤岛面进行实现的力学理论分析的挖掘影响孤岛的脸。这种分析提供了一个及时有效的计算方法开采应力集中和失败的机械估计深度,可用于协作分析与数值模拟和现场测量。

4.1。力学模型建设的采矿轴承在综采综放开采孤岛的脸

如图5、现场调查和数值模拟分析表明,煤岩的质量在孤岛的脸机械化放顶煤开采和煤岩质量以外的采空区作为矿区的支承结构。他们共同承担的上覆地层负荷孤岛面采空区和保持力的平衡状态。在这样一个矿山压力环境,挖掘影响煤岩质量的孤岛的脸完全机械化综放开采尤为复杂和严重。

根据矿山压力理论(1- - - - - -14,26,27),采空区的围岩分为“三水平和三个垂直区。“采空区上覆地层的正逐渐打破,开发从屋顶边界向上扩展深度,形成了屈服,骨折,和弯曲下沉区。其中,“弯曲下沉带”同步沉降上覆地层的增强的连续性和完整性。在这部分上覆地层保持连续轴承影响上部地层负荷和采空区的矿业负载转移到轴承两侧煤岩介质。最后,开采应力集中在孤岛的脸和固体煤煤岩介质在采空区两侧的外面。

荷载传递的特点上覆地层的孤岛的脸和采空区围岩的应力转移是类似于“压力板或梁的结构。“从先前的研究上覆地层的承载结构在一个孤立的岛1- - - - - -9),提出了一种轴承结构的力学模型的连续梁在一个孤岛上覆地层的脸完全机械化综放开采,如图6。上覆地层的轴承结构在孤岛的脸和采空区两侧被视为连续梁结构。上覆地层负荷被认为是均匀分布荷载的连续梁的上部结构。煤岩的质量在孤岛的脸和采空区煤岩质量外一侧的双方被视为连续梁结构的三个支持点共同承担上覆地层负荷。力的等效传输的基础上,总煤岩质量的轴承负荷孤岛的脸被认为是相当于铰支承连续梁的中间点力量上覆地层的结构。按照这个结构模型,本研究使用弹塑性力学的理论来分析横向矿山压力的分布在孤岛的脸。的力学方程的分布开采压力和煤岩质量的采矿失败深度在孤岛的脸完全机械化综放开采了。

力学模型简化为促进其解决方案,满足工程适用性。以下基本假设。(1)煤岩的质量在孤岛的脸完全机械化综放开采是一个理想的弹塑性介质,和媒介失败符合莫尔-库仑强度准则(2)之前形成的采空区两侧的矿区,煤岩的质量都在原岩应力环境(3)矿业的峰值应力集中位于弹性和失败的边界地区煤岩介质(4)的不稳定轴承影响采空区是无视(5)的轴承结构模型的基础上,连续梁上覆地层的孤岛的脸完全机械化综放开采,内部支持连续梁模型的点被认为是位于中间的煤岩质量在孤岛的脸。矿业外侧应力由煤岩质量孤岛的脸是对称分布在中间支点(6)最后支持连续梁模型的点被认为是位于外侧采矿失败的边界两边的采空区煤岩质量

4.2。横向挖掘应力分析煤岩质量的孤岛的脸

按照上述的基本假设,如图6、机械轴承结构模型的分析连续梁的上覆地层的孤岛的脸。连续梁的支承结构上覆地层的孤岛的脸被视为研究对象。连续梁结构是一个双跨度与整体跨超静定结构 ,和外的三个支点位于采空区两侧和中间的隔离岛的脸。中间支点之间的距离和两个支点和 。

连续梁的超静定问题解决按照结构力学(28]。连续梁结构的力学分析上覆地层的孤岛的脸的基础上进行变形协调条件和叠加原理。梁结构模型的坐标系作为左支点原点,与水平方向的权利 - - - - - -轴和垂直向下的方向 - - - - - -轴。的作用下均匀分布载荷上边界,梁的弯曲程度成员方程如下: 在哪里是均布荷载的连续梁结构,被认为是原岩应力的煤层,MPa;梁结构的弹性模量,平均绩点;的惯性矩梁的横截面结构,m⁴; ; 的横向长度是孤岛面(包括双方的煤柱),m;和和两边是采空区的横向长度(包括外煤体内的失败深度),m。

中间的孤岛的梁结构模型,提供的外层和中层支点位置,偏转梁结构方程如下: 在哪里是煤岩质量形成的集中反应在孤岛的脸, ; 弯曲程度的集中反应部队吗梁结构,m; ; 。

变形协调条件表明,在中间支点位置( ), ;结合方程(1)和(2)。解决方案如下:

结果如下:

针对横向力的煤岩质量在孤岛的脸完全机械化综放开采,采矿的横向挖掘结果在横向煤岩的边缘应力集中质量。这种现象会导致煤岩质量的失败,失败的侧边缘,形成地区煤岩的边缘质量在孤岛的脸。从文献[15- - - - - -18]在分析矿山压力在工作面煤岩质量,弹塑性力学理论和极限平衡法(26,27,29日)用于分析煤岩质量的机械故障在孤岛的脸,如图7。

按照基本假设(5),外侧矿业应力由煤岩质量孤岛的脸是对称分布与中央支持点。因此,微量元素被认为是煤岩质量的孤岛的脸。进行应力分析与微量元素的身体为研究对象。外侧边缘煤岩质量边界被认为是起源,和 - - - - - -轴的深和水平方向 - - - - - -轴向下的垂直方向的用于建立矿业动态分析坐标系统的横向边缘煤岩质量。微量元素的身体主要受开采垂直压力转移从上覆地层水平电阻在煤岩外侧边界,正应力 ,和切向应力τ由上、下边界错位。因此,微量元素的身体的力平衡方程建立了如下: 在哪里煤岩的厚度质量在外侧边缘,m;是外侧边缘的水平应力煤岩质量,MPa;和是切向应力形成的上、下边界错位,MPa。

切向应力引起的位错的上下边界侧缘煤岩质量是表示如下: 在哪里垂直应力的横向边缘煤岩质量,MPa;和f是横向的摩擦阻力系数煤岩边界错位。

方程(5)和(6)相结合来获得

让 大众传媒和外侧煤岩满足极限平衡条件,如下所示: 在哪里和失败中水平应力和垂直应力区横向煤岩质量,分别MPa;单轴抗压强度,MPa; ; 凝聚力,MPa;内摩擦角,°;和 。

方程(8)代入方程(7)和微分方程的通解是获得如下:

的位置( ),当水平阻力的存在煤岩质量的侧边缘,即 ,被认为是和方程(9代替),解决方案如下: 在哪里是煤岩体边界的水平阻力在外侧边缘,MPa。

因此,方程(8)和(9)是用于解决横向矿山压力分布方程的横向故障区域的煤岩质量,如下所示: 在哪里是横向故障之间的边界区煤岩质量和弹性区,即横向的失败的深度挖掘,m。

根据文献[15- - - - - -18,26,27,29日]在分析矿山压力的收敛特性的煤岩弹性区域的质量,横向矿山压力分布方程的弹性区域的孤岛面设置如下: 在哪里和分别是水平和垂直矿业强调横向弹性区域的煤岩质量,MPa;和P₁和问₁是待定系数。

的位置( ),矿业垂直和水平应力的弹性区外侧边缘煤岩质量满足极限平衡条件,即 。

从连续介质的压力转移,我们可以确定 ; 。

这三个方程的边界条件(11)和(12)相结合来获得

因此,横向分布方程的矿山压力的弹性区域孤岛面得到如下:

轴承结构模型的基础上连续梁的上覆地层在孤岛的脸完全机械化综放开采和基本假设(5),横向挖掘力由煤岩质量在孤岛的脸是对称分布的支持点中间孤岛的脸。荷载传递平衡方程建立了横向叠加开采影响通过集成

方程(4),(11)和(14)代入方程(15),我们有

只有未知解的方程是横向深度挖掘失败孤岛的脸。的参数可以通过数值计算插值方程(16)。可以替换为方程(14)获得横向开采应力分布方程的失败和孤岛的弹性区域的脸。方程(16)表明,横向排列的(即孤岛的脸。、横向长度孤岛的脸和横向长度和采空区两侧)有显著影响其横向深度挖掘失败和横向矿业叠加应力分布的影响。

4.3。机械推进矿业应力分析的煤壁孤岛的脸

外侧矿业叠加的影响下,机械开采前的应力状态分析煤壁开采过程中执行的孤岛的脸。提前挖掘的应力分析与横向的动态分析原理是一致的挖掘。提前挖掘的应力分析是基于开采边界的孤岛面作为原点,煤壁开采的方向 - - - - - -轴,垂直方向 - - - - - -轴是向上的。然后,分析坐标系统推进矿山煤岩质量的煤壁的力量。在采矿方向(方向)的孤岛的脸,煤岩的微量元素被认为是大规模的采矿墙前的孤岛的脸。失败的边缘区域的煤壁、煤岩的媒体质量满足方程(极限平衡条件8)。推进矿业故障区域的应力分布方程得到如下: 在哪里和是煤壁的水平应力和垂直应力失效区推进矿业的影响下,分别MPa;是矿业煤壁的水平阻力在孤岛的脸,MPa;和失败和弹性之间的边界地区煤炭开采前的墙,这是推进煤壁的深度挖掘失败。

煤岩的弹性区域的质量在孤岛的煤壁面前,远离煤炭开采的影响墙沿着采矿方向逐渐收敛于外侧矿业应力状态。,煤岩的垂直应力分布质量的煤壁的孤岛的脸 ,在哪里垂直压力吗位置之前提前开采的影响,例如, 。

然后,矿业弹性区域的垂直应力方程孤岛的煤壁面前设置如下: 在哪里是待定系数。

在推进矿业失败边界( )煤壁的孤岛的脸,从连续介质的压力转移,我们可以确定 。

如果方程的边界条件(17)和(18)相结合,解决方案如下:

根据砌体梁理论和岩石定向传输理论在文献[28,29日),本文揭示了骨折的特点和周期性压力结构上覆地层的孤岛的脸。在采矿过程中孤岛的脸,屋顶上覆地层的煤壁悬臂结构和周期性的破坏压力的特点,如图8。

煤壁屋顶的悬臂结构长度影响提前开采应力分布在煤壁和导致周期性压力的外观特征。因此,在力学模型分析,悬臂结构长度被认为是周期紧迫一步距离 。力等效的原则的基础上,建立了力平衡方程转让和轴承通过集成,如图所示如下: 在哪里屋顶的外伸悬臂结构的长度是表土,m。

方程(17)和(18)代入方程(20.),解决方案如下:

因此,深度推进矿业失败可以通过数值插值获得。矿业在弹性区域的垂直应力方程可以确定在孤岛的脸用在方程(18),也就是说,

煤壁的前预先开采深度增加,因为提前开采影响的孤岛的脸。因此,推进矿业应力分布的变化。

因此,推进矿山压力和煤岩质量的失败应该重新计算结合采矿影响煤炭开采前的孤岛的脸。当从方程(22)代入方程(11失败),横向挖掘的方程深度推进矿业的影响下的孤岛面得到如下:

从方程(23)代入方程(11)和(14),新重新计算。矿山压力的分布在孤岛的脸。

5。工程应用分析

5.1。例子分析矿山压力的分布在61102孤岛的脸完全机械化综放开采

61102年综采综放孤岛面采矿被认为是工程研究对象。实例分析的初始条件如下: , , , , , ,和 。的横向长度61102孤岛面(包括双方的煤柱) ;61103年和61101年的横向长度工作面(包括横向失败水深15米) 和 ,分别;煤的悬臂结构墙和屋顶 (近似压力一步距离的61102孤岛面外围时期)。上述参数集成到矿山压力的力学方程孤岛的脸。解决了方程(16)代入方程(11)和(14)。坐标转换对称获得矿山压力的分布在孤岛的脸。横向矿山压力分布的孤岛面如图9。从方程(21),代入方程(17),(22)和(23)。在方程(11)和(14)被替换为从方程(23)。横向矿山压力分布的孤岛面重新计算。矿山压力的分布在孤岛的矿业墙面前图所示10。

如图9,61102年的孤岛的脸完全机械化综放开采的影响横向叠加开采双边采空区的影响。采矿形成应力集中在煤岩的边缘质量在61102孤岛的脸。矿业的峰值压力是36 MPa,挖掘应力集中系数几乎是2.6,外侧采矿失败深度13.2米,深度轴承矿山压力通常是大约23.5 MPa(原岩应力的1.67倍)。

在图1061102年的开采过程,孤岛的脸,从中间向两端开采煤炭的墙,推进矿业应力集中是48.2 - -72.2 MPa,推进矿业应力集中系数是3.3 - -5.0,和促进矿业失败深度是15.0 - -17.5米。上下两端的横向采矿失败深度达17.5米,和挖掘是最严重的影响从上到下30米的范围。

理论计算和分析表明,横向叠加开采的应力集中系数的影响孤岛面2.6,和外侧深轴承压力是原岩应力的1.67倍。在采矿过程中孤岛的脸,推进矿业上下两端的应力集中系数高达5.0。外侧失败开采深度增加2.0 - -5.0 m推进矿业的影响下的孤岛的脸。20 - 30 m的开采影响范围内的上下两端激烈,和矿业的压力在这个地区的特点是“锥形分布。“因此,这个区域是矿业的主要承重结构应力集中在孤岛的脸。推进矿业应力集中的孤岛面应该决定,和煤岩的支持力量的工作阻力孤岛面支持应适当改进避免煤岩的轴承结构的不稳定。

5.2。测量结果的比较和评价

钻孔应力计安排在煤体内的61102孤岛的脸。测点布置如图11。测量结果与理论计算和数值模拟结果相比,呈现在图12。

测量结果表明,推进矿山压力的峰值在煤体内的61102孤岛近36 MPa和14米远离煤壁。支持负载在25米离墙近20 MPa开采煤矿,和应力分布趋于稳定。理论计算结果表明,促进矿业的峰值压力是53.6 MPa,并接近17.5米的墙开采煤矿。支持负载在40米外倾向于稳定在30 MPa。数值模拟表明,推进矿业的峰值压力是52.6 MPa,并且它是15 - 17米内开采煤炭墙。支持负载在40米外倾向于稳定在35 MPa。比较分析和验证表明理论计算基本上是一致的分布趋势推进矿山压力在数值模拟和现场测量。采矿机械方程的应力分布和失败孤岛面深度。它提供了一个及时有效的计算方法估计开采应力分布和失败的孤岛面深度和扮演一个特定的工程安全生产决策的指导作用在综采综放开采孤岛的脸。

5.3。分析矿山压力影响因素在孤岛面厚的全机械化的综放开采

以61102年Tangjiahui孤岛面条件煤矿为工程背景,矿山压力的影响因素和法律孤岛脸上转移进行了分析。

开采条件,如图(13日)开采高度越大,越小开采前后的应力集中的影响,先进的矿业在孤岛的脸,但它会增加煤炭的横向荷载的身体,导致更严重的矿业孤岛面临的失败,如图13 (b)- - - - - -13 (d),孤岛的脸的宽度越小,更严重的横向矿业叠加的影响程度,以及采空区宽度两边的较大差异,更严重的矿业负载孤岛的脸;所有这些导致更严重的矿山应力集中和故障程度的孤岛的脸。煤炭赋存条件,如图13 (e)煤层深度越大,越严重的矿山压力出现在孤岛的脸;如数据所示13 (f)- - - - - -13 (h),更好的机械条件煤层介质(即。,the greater the cohesion, internal friction angle, and the staggered friction coefficient of upper and lower boundaries) are, the faster the convergence of mining stress is and the smaller the degree of mining failure, but it will form a higher mining stress concentration, leading to the greater hidden danger of induced scour disaster. Comprehensive analysis shows that the longer the isolated island face size is, the closer the goaf size on both sides of the isolated island face is, the smaller the coal seam buried depth is, the better the mechanical conditions of coal and rock medium are, and the smaller the mining height of coal seam is, the more favorable the safe mining of isolated island face is.

6。结论

(1)煤岩的质量在一个孤立的岛在综采综放开采面临被迫成为“轴承和stress-transferring”双边采空区上覆地层的结构。煤岩的质量不仅要承受横向挖掘叠加影响也提前挖掘影响煤壁前的;因此,孤岛的脸是在复杂的环境中多个矿山压力的叠加(2)与nonisolated岛的脸相比,矿山压力的外观非常激烈。在采矿过程中,最大的推进矿业应力集中系数是4.0 - -6.0,位于孤岛的上下两端的脸。煤壁的外侧采矿失败深度的孤岛面增加2.0 - -5.0 m的影响下推进矿业(3)严重的采矿影响区域形成的叠加下侧,促进矿业的影响孤岛的脸。20 - 30 m的开采影响范围内的上下两端激烈,和矿业的压力在这个地区的特点是“锥形分布。“这个区域是一个重要的隐患区域与煤岩质量矿业孤岛脸上不稳定(4)根据孤岛的开采影响因素和法律的脸,孤岛面大小的时间越长,越接近采空区大小两岸的孤岛的脸,煤层埋深越小,更好的煤和岩石介质的力学条件,和煤层开采高度越小,越有利的安全开采孤岛的脸(5)上覆岩层的轴承结构的力学模型建立了连续梁在一个岛上的脸。矿业应力分布和煤岩的力学方程大规模采矿失败是获得使用弹塑性力学理论和极限平衡方法。它提供了一个估算方法的开采动态分析孤岛厚脸综采综放开采

数据可用性

已知的数据摘要来自实际工程案例的数据,这是可靠的和可用的。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突,关于这篇文章的出版。

确认

这项研究得到了国家自然科学基金委项目(51574007,51674007),内蒙古自然科学基金项目(2019 ms05055),和重点实验室开放研究基金项目的安全和高效煤矿的教育部(JYBSYS2019208)。