›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (2): 705-714.doi: 10.16285/j.rsm.2016.0740
张 明1,姜福兴2,李家卓1,焦振华1,胡 浩1,舒凑先2,高化军3
ZHANG Ming1, JIANG Fu-xing2, LI Jia-zhuo1, JIAO Zhen-hua1, HU Hao1, SHU Cou-xian2, GAO Hua-jun3
摘要: 采前煤柱稳定性研究是工作面冲击危险性评估和开采方案设计的关键。以山东某矿深井巨厚砾岩条件工作面开采遗留煤柱为背景,采用案例调研、理论分析、数值模拟和工程实践等方法,对巨厚岩层-煤柱协同变形机制及其煤柱稳定性进行了研究,建立了巨厚岩层-煤柱协同变形的简化力学模型,探讨了引起煤柱变形的主要应力来源和变形形式,推导了在协同变形条件下煤柱的应力-应变关系。以此为基础,综合煤柱煤体应力、围岩稳定性和变形特征等条件,提出了煤柱整体失稳的力学判据。研究结果表明:巨厚岩层-煤柱失稳诱发冲击与煤柱的位置、尺寸和上覆岩层运动或变形关系密切,上覆岩层运动或变形是诱发煤柱失稳的动力因素;巨厚岩层-煤柱的变形主要包括受集中力F压迫的协同挠曲压缩变形和受集中力G作用的重力沉降变形,二者保持内在协调性;巨厚岩层下煤柱整体失稳的工程判据为煤柱煤体平均支承应力p超过其平均极限支承强度Rc(p≥Rc);评估得到遗留的50 m煤柱具有强冲击危险性,并通过优化开采设计,取得了良好的效果。该研究成果对相似条件煤柱留设及其稳定性分析具有参考意义。
中图分类号:
TD 821
[1] | 肖明清, 徐晨, . 基于临界稳定断面的隧道围岩稳定性分析方法探讨[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1690-1698. |
[2] | 涂义亮,刘新荣,钟祖良,杜立兵,王 鹏, . 三类边坡失稳判据的统一性[J]. , 2018, 39(1): 173-180. |
[3] | 杨利福 ,常晓林 ,周 伟 ,程勇刚 ,马 刚 , . 基于离散元的重力坝多滑面深层抗滑稳定分析[J]. , 2015, 36(5): 1463-1470. |
[4] | 胡松山 ,童申家 ,刘斌清 ,谭 华 ,覃润浦 , . 基于非均质边坡强度折减法的三维桥基边坡稳定性分析[J]. , 2014, 35(S2): 653-661. |
[5] | 周元辅 ,邓建辉 ,崔玉龙 ,郑洪春 ,陈 滔 , . 基于强度折减法的三维边坡失稳判据[J]. , 2014, 35(5): 1430-1437. |
[6] | 施建勇,曹秋荣,周璐翡. 修正有限元强度折减法与失稳判据在边坡稳定分析中的应用[J]. , 2013, 34(S2): 237-241. |
[7] | 张爱军 ,莫海鸿 . 有限元强度折减法中边坡失稳位移突变判据的改进[J]. , 2013, 34(S2): 332-337. |
[8] | 陈国庆 ,黄润秋 ,周 辉 ,许 强 ,李天斌 . 边坡渐进破坏的动态强度折减法研究[J]. , 2013, 34(4): 1140-1146. |
[9] | 漆祖芳 ,姜清辉 ,唐志丹 ,周创兵. 锦屏一级水电站左岸坝肩边坡施工期稳定分析[J]. , 2012, 33(2): 531-538. |
[10] | 胡安峰 ,陈博浪 ,应宏伟. 土体本构模型对强度折减法分析基坑整体稳定性的影响[J]. , 2011, 32(S2): 592-597. |
[11] | 万少石,年廷凯,蒋景彩,栾茂田. 边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论[J]. , 2010, 31(7): 2283-2288. |
[12] | 裴利剑,屈本宁,钱闪光. 有限元强度折减法边坡失稳判据的统一性[J]. , 2010, 31(10): 3337-3341. |
[13] | 李英勇,张顶立,张宏博,宋修广. 边坡加固中预应力锚索失效机制与失效效应研究[J]. , 2010, 31(1): 144-150. |
[14] | 陈绍杰,郭惟嘉,杨永杰,王亚博. 基于室内试验的条带煤柱稳定性研究[J]. , 2008, 29(10): 2678-2682. |
[15] | 付成华 ,陈胜宏 . 基于突变理论的地下工程洞室围岩失稳判据研究[J]. , 2008, 29(1): 167-172. |
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