松软厚煤层区段煤柱剪切滑块运动机理及协同控制技术

TD325; 松软厚煤层区段煤柱高、煤壁暴露面积大,加之煤质松软、裂隙发育,强采动作用下极易造成煤柱失稳,巷道维护难度极大.以山西伏岩煤业3号煤层开采为工程背景,基于剪切滑块理论,探究采掘扰动下煤柱变形破坏机理,求解煤柱剪切滑块运动范围及应力分布规律,揭示煤柱侧帮剪切滑块运动机理,提出煤柱稳定性协同控制对策并在现场进行工程实践验证.结果表明:①采用极限平衡理论与叠加理论,确定了煤柱剪切滑块运动范围及煤柱垂直应力分布规律,阐明煤柱剪切滑块安全系数分布规律:0～1.26m深度,煤柱上部安全系数较小;在1.26～3.95m处,煤柱中线部分大面积安全系数较小,易受顶板来压破坏.②提出了 1种以&quo...

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Published in	煤炭学报 Vol. 49; no. 3; pp. 1332 - 1344
Main Authors	王方田, 屈鸿飞, 张洋, 刘超, 郝文华, 江振鹏
Format	Journal Article
Language	Chinese
Published	永城煤电集团股份有限公司顺和煤矿,河南永城 476600%中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116 01.03.2024 中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116%中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116 煤炭科学研究总院,北京 100013
Subjects	surrounding rock stability cooperative control 煤柱围岩稳定性 soft coal seam shear sliding block coal pillar 协同控制松软煤层剪切滑块
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ISSN	0253-9993
DOI	10.13225/j.cnki.jccs.2023.0712

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Summary:	TD325; 松软厚煤层区段煤柱高、煤壁暴露面积大,加之煤质松软、裂隙发育,强采动作用下极易造成煤柱失稳,巷道维护难度极大.以山西伏岩煤业3号煤层开采为工程背景,基于剪切滑块理论,探究采掘扰动下煤柱变形破坏机理,求解煤柱剪切滑块运动范围及应力分布规律,揭示煤柱侧帮剪切滑块运动机理,提出煤柱稳定性协同控制对策并在现场进行工程实践验证.结果表明:①采用极限平衡理论与叠加理论,确定了煤柱剪切滑块运动范围及煤柱垂直应力分布规律,阐明煤柱剪切滑块安全系数分布规律:0～1.26m深度,煤柱上部安全系数较小;在1.26～3.95m处,煤柱中线部分大面积安全系数较小,易受顶板来压破坏.②提出了 1种以"注浆加固—锚索强化—切顶卸压"为主体的区段煤柱协同控制技术,煤柱侧裂隙较无支护条件及原支护条件分别减少62.89％和46.26％,巷道围岩完整性大幅提高,形成了强承载结构,有效控制了煤柱变形及底臌.③根据松软厚煤层区段煤柱条件,合理确定了协同控制设计参数,并对煤柱防控效果进行试验监测评估.现场试验结果表明,煤柱裂隙得到充分填充,注浆后煤体强度提高63％以上;巷道位移、锚杆索受力、离层等均在可控范围,表明协同控制技术明显提高了煤柱承载力,回采巷道围岩变形得到有效控制,为工作面安全高效开采提供了空间保障.
ISSN:	0253-9993
DOI:	10.13225/j.cnki.jccs.2023.0712