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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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浅埋近距离煤层开采超前煤柱群冲击失稳机制

作者(Author):

  • 冯国瑞
  • 朱卫兵
  • 白锦文
  • 余 丹
  • 谢建林
  • 李 竹

作者单位:

  • 太原理工大学 矿业工程学院
  • 太原理工大学 矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室
  • 中国矿业大学 矿业工程学院
  • 山西焦煤集团有限责任公司 博士后工作站

关键词:

  • 关键柱
  • 煤柱群
  • 回弹变形
  • 冲击失稳
  • 岩层切落
  • 动载矿压
  • 摘要
  • 论文图表
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工作面前方遗留煤柱群后文简称“ 超前煤柱群” ) 在采动影响下会发生链式冲击失稳诱 发动载矿压灾害并影响下伏煤层的安全高效开采。 揭示超前煤柱群链式冲击失稳机制是浅埋近距 离煤层安全开采的根本前提。 本文实测分析了元宝湾煤矿房式采空区下伏 6107 工作面开采的覆 岩移动规律发现了超前煤柱群的回弹变形现象开展了房式采空区下伏煤层开采的物理模拟实 验研究了房采煤柱群-覆岩的变形破坏特征分析了采动影响下超前煤柱群回弹冲击失稳的动态 过程揭示了浅埋近距离煤层开采超前煤柱群的冲击失稳机制。 结果表明:浅埋柱采区近距离 下伏煤层开采过程中工作面前方覆岩呈现出“ 先短暂回弹后剧烈下沉” 的运动特征即首先存在极 短时间的覆岩回弹变形现象之后出现了部分覆岩的整体破断与垮塌。 由此反推出采动影响下超 前煤柱群也发生了回弹变形。 柱式采空区下伏煤层开采过程中关键柱在覆岩沉降和超前支承 压力的作用下最早出现斜切破坏引起载荷的转移加剧邻近部分房采煤柱群的应力集中程度进 而发生链式斜切破坏。 在此过程中覆岩持续沉降裂隙也不断发育形成剪切贯通断裂面发生破 断回转促使超前煤柱群回弹变形与冲击失稳引发层间岩层的全厚切落带动更大规模房采煤柱 群的链式失稳并造成下伏工作面动压灾害的发生。 浅埋近距离下伏煤层开采煤柱群-覆岩” 的失稳垮塌过程可以细分为:关键柱斜切破坏阶段关键柱邻近部分煤柱群破坏阶段超前煤柱群 回弹冲击失稳阶段覆岩垮塌与层间岩层切落致灾阶段。 浅埋近距离煤层开采超前煤柱群冲击 失稳是煤柱群回弹变形覆岩联动垮塌共同作用且互馈影响的动态过程。 该研究可以解释 柱式采空区下伏近距离煤层开采超前动载矿压的显现原因有望为超前动载矿压的预测和控制提 供理论指导并进一步保障近距离煤层群的安全绿色高回收率开采


冯国瑞,朱卫兵,白锦文,等.浅埋近距离煤层开采超前煤柱群冲击失稳机制[J].煤炭学报,2023,48(1):114-125.
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