亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        近距離煤層采空區(qū)及煤柱下巷道分區(qū)支護(hù)研究

        2019-04-14 05:58:46張曉亮宋選民
        中國(guó)煤炭 2019年12期
        關(guān)鍵詞:采動(dòng)煤柱區(qū)段

        張曉亮 宋選民 劉 成

        (1. 太原理工大學(xué)原位改性采礦教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山西省太原市,030024;2. 山西介休義棠城峰煤業(yè)有限公司,山西省晉中市,030600)

        傳統(tǒng)的煤炭開(kāi)采一般采用下行開(kāi)采順序,對(duì)于近距離煤層,上層煤開(kāi)采之后,受頂板垮落及區(qū)段煤柱的作用,采空區(qū)及區(qū)段煤柱下的應(yīng)力狀態(tài)重新分布[1-2],煤柱應(yīng)力向底板傳遞,改變下層煤頂?shù)装宓膰鷰r應(yīng)力條件,下層煤頂板受到不同程度的破壞,使圍巖受力復(fù)雜、支護(hù)難度大,巷道支護(hù)及維修成本高,不利于礦井安全高效生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)對(duì)近距離煤層一般將回采巷道布置于區(qū)段煤柱下方的應(yīng)力降低區(qū)[3],回采巷道一般與上覆區(qū)段煤柱平行。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于下層巷道布置方式(與區(qū)段煤柱的錯(cuò)距)及支護(hù)方式進(jìn)行過(guò)很多研究[4-6],也取得相當(dāng)不錯(cuò)的成果。

        對(duì)于回采巷道垂直或斜交上覆煤層區(qū)段煤柱且區(qū)段煤柱寬度和煤層間距不均勻的情況,巷道掘進(jìn)過(guò)程中要不斷進(jìn)出區(qū)段煤柱下方區(qū)域,且受工作面采動(dòng)影響嚴(yán)重[7]。下層巷道支護(hù)面臨的主要問(wèn)題包括:垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力集中明顯,頂板易發(fā)生彎曲下沉;巷道圍巖裂隙發(fā)育,頂板完整性遭到破壞,自承能力下降;煤柱應(yīng)力和采動(dòng)應(yīng)力疊加使巷道維護(hù)難度增大[8]。因此,為減輕上覆采空區(qū)及區(qū)段煤柱的影響,回采巷道處于上覆區(qū)段煤柱的影響范圍內(nèi)時(shí),應(yīng)采取措施加強(qiáng)巷道的支護(hù)。根據(jù)不同圍巖應(yīng)力條件和所受的動(dòng)壓情況,進(jìn)行分源控制、分區(qū)支護(hù)、主動(dòng)支護(hù),確保巷道掘進(jìn)及回采安全。采用數(shù)值模擬手段,研究不同寬度區(qū)段煤柱下回采巷道的應(yīng)力分布及變形規(guī)律,并依此對(duì)巷道進(jìn)行分區(qū),對(duì)巷道受掘進(jìn)及采動(dòng)影響下的支護(hù)進(jìn)行研究,為采空區(qū)及區(qū)段煤柱下回采巷道支護(hù)提出合理的建議。

        1 工程概況

        山西城峰煤業(yè)井田西南部為10#煤層和11#煤層合并區(qū),合并后10#煤層厚度為3.65~8.35 m,平均7.4 m,煤層傾角為6°~8°,煤層埋藏深度為350~390 m,煤層含多層夾矸,屬簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)煤層,穩(wěn)定可采。合并區(qū)內(nèi)10#煤層采用走向長(zhǎng)臂采煤方法,回采工藝為綜放開(kāi)采,工作面長(zhǎng)度164 m,采高2.8 m,采用全部垮落法管理頂板,煤層頂?shù)装鍨樯百|(zhì)泥巖。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況及現(xiàn)場(chǎng)窺視結(jié)果,該區(qū)域合并區(qū)內(nèi)10#煤層開(kāi)采存在以下特點(diǎn):

        (1)9#煤層已經(jīng)采空,采空區(qū)之間區(qū)段煤柱寬度為15~30 m;

        (2)鉆孔窺視結(jié)果顯示9#煤層采空之后,采空區(qū)底板的破壞深度為1.0~2.0 m;

        (3)10#煤層與9#煤層間距變化較大,且層間距不均勻;

        (4)10#煤層頂板之上0~7 m范圍內(nèi)為比較穩(wěn)定的巖層,煤層頂板以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主。

        10#煤層工作面回采巷道沿煤層底板布置,與9#煤層區(qū)段煤柱垂直。10#煤層工作面回采巷道及9#煤層采空區(qū)的相對(duì)位置關(guān)系見(jiàn)圖1。受上覆9#煤層采空區(qū)及區(qū)段煤柱的影響,10#煤層巷道頂板應(yīng)力狀態(tài)受到破壞,10#煤層工作面回采巷道要不斷橫穿上覆區(qū)段煤柱,10#煤層工作面回采巷道圍巖存在不同程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象,且受10#煤層工作面采動(dòng)影響,巷道非工作幫的應(yīng)力集中及巷道變形比較明顯。針對(duì)9#煤層和10#煤層的賦存情況,對(duì)10#煤層工作面回采巷道的應(yīng)力狀態(tài)和支護(hù)方式進(jìn)行研究。

        2 模型的建立及模擬方案

        采用Flac3D數(shù)值模擬結(jié)合Tecplot分析軟件,在9#煤層采空的情況下,對(duì)不同寬度區(qū)段煤柱下方的應(yīng)力分布、10#煤層回采巷道受采動(dòng)影響時(shí)巷道圍巖的應(yīng)力、位移量、破壞范圍進(jìn)行分析,給出回采巷道合理的支護(hù)方案。

        2.1 數(shù)值模型的建立

        本次數(shù)值模擬9#煤層厚度為1.3 m,10#煤層厚度為7.4 m,層間距10 m,建立三維數(shù)值模型尺寸為320 m×210 m×100 m,共劃分390432個(gè)單元、409317個(gè)節(jié)點(diǎn)。模型的三維立體圖見(jiàn)圖2。模型4個(gè)側(cè)面及底部為固定邊界,頂部施加垂直應(yīng)力(按10#煤層最大埋深380 m考慮),側(cè)壓系數(shù)取1.1。模型中各地層的參數(shù)見(jiàn)表1。

        表1 模型各地層的物理參數(shù)

        圖2 三維數(shù)值模型圖

        2.2 數(shù)值模擬方案及過(guò)程

        (1)數(shù)值模擬時(shí)先進(jìn)行9#煤層工作面的回采開(kāi)挖,9#煤層區(qū)段煤柱寬度設(shè)置4個(gè)方案,分別取15 m、20 m、25 m、30 m,如圖3所示,9#煤層回采之后運(yùn)算至平衡;分析不同寬度區(qū)段煤柱寬度時(shí),9#煤層區(qū)段煤柱內(nèi)及其下方10#煤層的應(yīng)力分布規(guī)律。

        圖3 開(kāi)挖模擬方案示意圖

        (2)進(jìn)行10#煤層工作面回采巷道掘進(jìn)及工作面回采(10#煤層工作面為綜放開(kāi)采,采高2.8 m,工作面長(zhǎng)度164 m,區(qū)段煤柱寬度25 m);以受兩次采動(dòng)影響的工作面回風(fēng)巷為研究對(duì)象,結(jié)合9#煤層區(qū)段煤柱下方的應(yīng)力分布規(guī)律,對(duì)不同區(qū)段的回采巷道的支護(hù)參數(shù)進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化,并對(duì)其支護(hù)效果進(jìn)行數(shù)值模擬驗(yàn)證。

        3 區(qū)段煤柱下應(yīng)力分布規(guī)律數(shù)值研究

        利用數(shù)值模擬方法,結(jié)合9#煤層和10#煤層的層間距,研究9#煤層開(kāi)采之后不同寬度區(qū)段煤柱時(shí)10#煤層頂板的應(yīng)力分布狀態(tài)。

        9#煤層未開(kāi)采時(shí),10#煤層頂板的原巖應(yīng)力約為9.7 MPa。9#煤層被長(zhǎng)臂采空,工作面之間區(qū)段煤柱寬度為15 m、20 m、25 m、30 m。9#煤層開(kāi)采之后,區(qū)段煤柱所承受的應(yīng)力向底板傳遞,10#煤層頂板的應(yīng)力狀態(tài)重新分布,9#煤層采空區(qū)下方巖層的應(yīng)力得到釋放;9#煤層區(qū)段煤柱所受應(yīng)力向底板傳遞,導(dǎo)致10#煤層工作面回采巷道頂板應(yīng)力集中。將Flac 3D數(shù)值模擬結(jié)果導(dǎo)入Tecplot,得到不同寬度區(qū)段煤柱下方10#煤層及其頂板的應(yīng)力分布等值線圖見(jiàn)圖4;不同寬度區(qū)段煤柱下方10#煤層巷道頂板垂直應(yīng)力變化曲線見(jiàn)圖5。

        由圖4可知,位于采空區(qū)下方的10#煤層頂板垂直應(yīng)力由原巖應(yīng)力(9.7 MPa)降低為3~5 MPa,為原巖應(yīng)力的30%~50%。從應(yīng)力的角度分析,位于9#煤層采空區(qū)下方的巷道處于應(yīng)力降低區(qū),在巷道頂板完整性較好的情況下,有利于巷道的維護(hù)。

        圖4 不同寬度區(qū)段煤柱下方應(yīng)力分布

        圖5 10#煤層巷道頂板垂直應(yīng)力變化曲線

        對(duì)比圖4不同寬度區(qū)段煤柱下圍巖的應(yīng)力等值線分布并結(jié)合圖5可得出以下研究結(jié)論:

        (1)15 m煤柱由于其寬度較小,在區(qū)段煤柱內(nèi)形成“單核”應(yīng)力集中區(qū);

        (2)20 m、25 m、30 m區(qū)段煤柱內(nèi)形成“雙核”應(yīng)力集中區(qū);

        (3)結(jié)合圖5分析可知,區(qū)段煤柱下方的圍巖的垂直應(yīng)力均超過(guò)原巖應(yīng)力,且應(yīng)力增高區(qū)影響范圍已經(jīng)超過(guò)區(qū)段煤柱寬度;

        (4)區(qū)段煤柱中心線正下方應(yīng)力最大,10#煤層頂板垂直應(yīng)力為18~22 MPa,應(yīng)力集中系數(shù)為2~2.5;

        (5)隨著煤柱寬度的增大,10#煤層頂板對(duì)應(yīng)位置的垂直應(yīng)力也逐漸變小。

        由圖5可以看出,9#煤層不同寬度區(qū)段煤柱影響的應(yīng)力增高區(qū)范圍不同。不同寬度區(qū)段煤柱的應(yīng)力分布情況見(jiàn)表2。

        表2 不同寬度區(qū)段煤柱應(yīng)力分布情況統(tǒng)計(jì)表

        結(jié)合圖5和表2可以看出:

        (1)與原巖應(yīng)力(9.7 MPa)相比,不同寬度區(qū)段煤柱應(yīng)力集中范圍分別為33 m、35 m、38 m、41 m,其與煤柱寬度的比值為2.2、1.75、1.52、1.37;

        (2)除去煤柱寬度,分別在進(jìn)出煤柱9 m、7.5 m、6.5 m、5.5 m范圍內(nèi)的應(yīng)力相對(duì)比較集中,煤柱寬度越大,煤柱前后的影響范圍越??;

        (3)與采空區(qū)應(yīng)力(最大5 MPa)相比,不同寬度區(qū)段煤柱前后21.5 m、15 m、14.4 m、14.6 m 范圍內(nèi)的應(yīng)力較大。

        綜合不同寬度的區(qū)段煤柱的應(yīng)力分布情況,10#煤層回采巷道與9#煤層區(qū)段煤柱垂直布置時(shí),受上覆9#煤層采空區(qū)和區(qū)段煤柱的影響,按照10#煤層巷道頂板的不同應(yīng)力狀態(tài),將10#煤層工作面回采巷道分為應(yīng)力降低區(qū)(≤5 MPa)、應(yīng)力增高區(qū)(5~9.7 MPa)、應(yīng)力集中區(qū)(≥9.7 MPa)3個(gè)應(yīng)力區(qū),如圖6所示(距離的正負(fù)分別表示煤柱兩側(cè)距離煤柱中心線的距離)。10#煤層回采巷道不同應(yīng)力分區(qū)距離煤柱中心線的距離分別為≥35 m、20~35 m、0~20 m。

        圖6 回采巷道應(yīng)力分區(qū)示意圖

        4 回采巷道分區(qū)支護(hù)研究

        4.1 回采巷道分區(qū)支護(hù)設(shè)計(jì)

        工作面回采巷道穩(wěn)定性受煤柱應(yīng)力、巷道掘進(jìn)、工作面回采、二次采動(dòng)等因素的影響,其中二次采動(dòng)對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響最劇烈。結(jié)合該礦的實(shí)際情況,對(duì)于10#煤層不同應(yīng)力區(qū)段的巷道支護(hù),應(yīng)遵循一次主動(dòng)支護(hù)、高強(qiáng)度低密度、經(jīng)濟(jì)合理性等原則,結(jié)合巷道所處的應(yīng)力環(huán)境和變形特征進(jìn)行分區(qū)、分源、主動(dòng)支護(hù)。從巷道圍巖應(yīng)力分析,為使巷道在受工作面采動(dòng)影響時(shí)保持較好的穩(wěn)定性,當(dāng)巷道處于應(yīng)力增高區(qū)和應(yīng)力集中區(qū)時(shí),應(yīng)針對(duì)巷道的不同應(yīng)力和頂?shù)装鍡l件采用不同的巷道圍巖支護(hù)方案。

        10#煤層工作面回風(fēng)巷受相鄰工作面和本工作面兩次采動(dòng)影響,破壞嚴(yán)重且服務(wù)年限比較長(zhǎng),故本次分區(qū)支護(hù)研究以工作面回風(fēng)巷為例,對(duì)9#煤層20 m區(qū)段煤柱下回采巷道的穩(wěn)定性進(jìn)行研究。工作面回風(fēng)巷沿煤層底板掘進(jìn),矩形斷面,斷面尺寸為3.9 m×2.8 m。

        對(duì)于工作面回風(fēng)巷不同的應(yīng)力分區(qū),分別給出3種不同的支護(hù)方案,不同支護(hù)方案區(qū)別在于巷幫的支護(hù)強(qiáng)度:采空區(qū)下方巷道即應(yīng)力降低區(qū),幫錨桿間排距為1000 mm×900 mm;應(yīng)力增高區(qū)增加巷幫支護(hù)密度,幫錨桿間排距變?yōu)?00 mm×900 mm;考慮到應(yīng)力集中區(qū)應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯,且受兩次采動(dòng)影響嚴(yán)重,幫錨桿間排距變?yōu)?00 mm×900 mm,并在非工作幫增加幫錨索加強(qiáng)支護(hù)。巷道不同分區(qū)的支護(hù)方案見(jiàn)表3。

        表3 工作面回風(fēng)巷分區(qū)支護(hù)方案表

        4.2 巷道分區(qū)支護(hù)數(shù)值模擬結(jié)果

        當(dāng)巷道位于區(qū)段煤柱下方且受兩次采動(dòng)影響時(shí),巷道受力最復(fù)雜,巷道圍巖控制難度最大。采用應(yīng)力集中區(qū)加強(qiáng)支護(hù)方案,巷道掘進(jìn)及兩次采動(dòng)影響時(shí)期的穩(wěn)定狀態(tài)圖見(jiàn)圖7(圖中巷道左側(cè)為工作幫,右側(cè)為煤壁幫)。應(yīng)力集中區(qū)巷道各時(shí)期垂直應(yīng)力見(jiàn)圖8。

        圖7 應(yīng)力集中區(qū)巷道各時(shí)期塑性區(qū)分布

        圖8 應(yīng)力集中區(qū)巷道各時(shí)期垂直應(yīng)力

        由圖7和圖8可以看出,巷道掘進(jìn)時(shí)期圍巖穩(wěn)定性較好,塑性區(qū)破壞較少,巷道應(yīng)力集中于巷道兩幫,呈對(duì)稱分布,巷幫應(yīng)力集中系數(shù)為2.4。相鄰工作面回采之后,垂直應(yīng)力集中于非工作幫的煤壁內(nèi),對(duì)巷道工作幫的影響比較明顯,巷幫破壞深度約為1.0 m;由于煤柱幫錨索的作用,煤柱幫的塑性破壞較小,破壞深度為0.5~1.0 m,巷道圍巖整體處于穩(wěn)定狀態(tài);巷道圍巖變形量較小。受本工作面超前采動(dòng)影響時(shí),巷道工作幫及底板破壞比較明顯,巷道工作幫煤壁破壞深度增加0.5 m,局部區(qū)域幫部破壞延伸到巷道頂板;煤柱幫由于錨索的加強(qiáng)支護(hù),本工作面采動(dòng)時(shí)巷幫破壞無(wú)明顯增加,巷道工作幫變形量約為煤柱幫變形量的1.4倍,巷道整體比較穩(wěn)定。應(yīng)力集中區(qū)巷道加強(qiáng)支護(hù),尤其是煤柱幫錨索加強(qiáng)支護(hù)效果明顯,能較好控制應(yīng)力集中區(qū)的巷道圍巖。

        5 研究結(jié)論

        (1)回采巷道垂直上覆區(qū)段煤柱時(shí),區(qū)段煤柱下方應(yīng)力均超過(guò)原巖應(yīng)力,煤柱中心線正下方應(yīng)力最大,且隨著煤柱寬度的增大,巷道頂板對(duì)應(yīng)位置應(yīng)力越??;區(qū)段煤柱越寬,應(yīng)力集中區(qū)與煤柱寬度的比值越小。

        (2)依據(jù)10#煤層回采巷道頂板所受垂直應(yīng)力,將巷道分為應(yīng)力降低區(qū)、應(yīng)力增高區(qū)、應(yīng)力集中區(qū)3個(gè)應(yīng)力區(qū),分區(qū)距離煤柱中心線距離分別為≥35 m、20~35 m、0~20 m。

        (3)針對(duì)不同的巷道應(yīng)力分區(qū)、采動(dòng)影響情況等因素,考慮到巷幫應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯,對(duì)應(yīng)力增高區(qū)、應(yīng)力集中區(qū)巷道幫部采取減小幫錨桿間排距并增加幫錨索的加強(qiáng)支護(hù)方式,能較好地控制區(qū)段煤柱下方的巷道圍巖。

        猜你喜歡
        采動(dòng)煤柱區(qū)段
        中老鐵路雙線區(qū)段送電成功
        采動(dòng)影響下雙巷掘進(jìn)煤柱承載特征研究
        采動(dòng)影響下淺埋輸氣管道與土體耦合作用機(jī)理
        站內(nèi)特殊區(qū)段電碼化設(shè)計(jì)
        站內(nèi)軌道區(qū)段最小長(zhǎng)度的探討
        淺析分路不良區(qū)段解鎖的特殊操作
        深部采動(dòng)巷道頂板穩(wěn)定性分析與控制
        采動(dòng)巖體滲流力學(xué)研究進(jìn)展
        建筑物下煤柱巷道穿采分析
        河南科技(2014年11期)2014-02-27 14:16:58
        采動(dòng)超前支撐壓力下近距離巷道群支護(hù)研究
        河南科技(2014年12期)2014-02-27 14:10:24
        不卡a v无码在线| 337p粉嫩日本欧洲亚洲大胆| 亚洲国产成人久久精品一区| 欧美性受xxxx黑人猛交| 成人做受视频试看60秒| 狠狠做深爱婷婷久久综合一区| 3344永久在线观看视频| 青春草国产视频| 日本精品久久性大片日本| 亚洲中文字幕不卡一区二区三区 | 亚洲男人第一无码av网站| 天天躁日日躁狠狠躁av| 麻豆五月婷婷| 亚洲AV无码一区二区三区少妇av| 水蜜桃视频在线观看免费18| 中文字幕色资源在线视频| 精品亚洲第一区二区三区| 国产精选自拍视频网站| 国产色系视频在线观看| 国产真实夫妇交换视频| 亚洲国产精品500在线观看| 亚洲国产精品久久久久婷婷软件| 亚洲中文有码一区二区| 日本久久视频在线观看| 国产成人大片在线播放| 丝袜美腿一区二区三区| 亚洲中文字幕在线观看| 在线播放无码高潮的视频| 国产福利97精品一区二区| 手机av在线观看视频| 亚洲国产精品国自产拍性色| 日韩精品视频一区二区三区| 国产精品_国产精品_k频道| 久热在线播放中文字幕| 老熟女熟妇嗷嗷叫91| 女人一级特黄大片国产精品| 青青草免费视频一区二区| 人人妻人人澡人人爽精品日本 | 亚洲丁香婷婷久久一区二区| 国产无夜激无码av毛片| 日韩欧美在线综合网|