高强度开采煤壁稳定性关键因素量化与危险性分级

TD355.44; 针对高强度开采工作面易发生片帮从而制约工作面正常回采和智能化工艺预测与控制的难题,在已提出的高强度开采采场顶板岩层形成"组合短悬臂梁-铰接岩梁结构"基础之上,提出了影响煤壁稳定性的地质开采因素和 4个开采技术因素,采用理论分析、数值模拟、物理相似试验相结合的方法,分析了高强度开采煤壁稳定性关键因素的影响.构建了煤体塑性屈服区短梁模型体,使用切比雪夫多项式对模型求解得到了复杂载荷作用下的挠曲线表达式,对表达式分析认为煤壁片帮受地质开采因素及开采技术因素影响较大.以曹家滩大采高工作面开采为工程背景,构建了开采技术因素正交试验,运用数值模拟和物理相似试验研究了...

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Published in煤炭学报 Vol. 49; no. 12; pp. 4728 - 4738
Main Authors 闫少宏, 薛博
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083 01.12.2024
放顶煤开采煤炭行业工程研究中心,北京 100083%鄂尔多斯应用技术学院土木工程学院,内蒙古鄂尔多斯 017000
Subjects
组合短悬臂梁-铰接岩梁结构
roof structure of short cantilever-articulated rock beam
正交试验
煤壁片帮
危险性分级
high-intensity mining
hazard classi-fication
高强度开采
rib spalling
orthogonal experiment
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2023.1468

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Summary:TD355.44; 针对高强度开采工作面易发生片帮从而制约工作面正常回采和智能化工艺预测与控制的难题,在已提出的高强度开采采场顶板岩层形成"组合短悬臂梁-铰接岩梁结构"基础之上,提出了影响煤壁稳定性的地质开采因素和 4个开采技术因素,采用理论分析、数值模拟、物理相似试验相结合的方法,分析了高强度开采煤壁稳定性关键因素的影响.构建了煤体塑性屈服区短梁模型体,使用切比雪夫多项式对模型求解得到了复杂载荷作用下的挠曲线表达式,对表达式分析认为煤壁片帮受地质开采因素及开采技术因素影响较大.以曹家滩大采高工作面开采为工程背景,构建了开采技术因素正交试验,运用数值模拟和物理相似试验研究了各类开采技术因素对于煤壁稳定性影响的敏感度,提出以煤壁内塑性区面积与考察区域面积的塑性区占比η来衡量稳定性程度的指标,得出了各类因素与煤壁塑性区占比系数η的回归方程,据此定量得到了曹家滩煤矿大采高综放工作面煤壁稳定性与技术因素间关系式并给出了片帮风险预测危险性分级,结合物理相似试验验证了调整开采技术因素可在一定程度上控制煤壁发生片帮的范围和深度,为该矿大采高综放工作面煤壁稳定性智能化决策提供了理论依据,同时该研究手段也可用于其他工作面.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2023.1468