龟兹矿近距离煤层多次采动影响下区段煤柱稳定性研究

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区段煤柱稳定性控制是近距离煤层安全开采的关键问题之一。区段煤柱的稳定性与煤层埋深、煤层厚度、煤体自身物理力学属性、地质构造等因素有关,同时与煤柱尺寸、回采巷道布置形式以及采动应力影响等因素密切相关。多前来,国内外学者围绕近距离煤层安全开采这一问题,对区段煤柱留设理论与设计方法进行了大量的理论研究和工程实践。本文以前人研究成果为基础,针对龟兹矿A5、A3近距离煤层多次采动影响下区段煤柱稳定性控制这一问题,应用理论计算、数值模拟、物理模拟和工程实践相结合的方法,分析了多次采动影响下区段煤柱应力演化规律,确定了区段煤柱合理留设宽度,分析了近距离煤层回采巷道布置形式对区段煤柱稳定性的影响,分析了多次采动影响下区段煤柱变形及应力分布规律,研究成果在龟兹矿的工程应用中得到了验证。取得的研究成果如下:(1)分析了近距离煤层多次采动影响下区段煤柱应力演化规律。区段煤柱在整个服务年限内的应力演化可分为6个阶段:I-实体煤掘进阶段、II-A501工作面采动影响阶段、III-A501采空区影响阶段、IV-A301工作面采动影响阶段、V-A301采空区影响阶段、VI-A502工作面采动影响阶段。(2)分析了近距离煤层开采区段煤柱留设原则,应用理论计算得出了区段煤柱留设的理论宽度为6m7.5m,应用数值模拟方法进一步确定区段煤柱留设的合理宽度应不小于6m。(3)分析了近距离煤层回采巷道布置的主要影响因素,应用理论计算得出了上煤层采动影响范围,应用数值模拟方法分析了外错、内错和垂直三种不同布置形式对区段煤柱稳定性的影响,得出当龟兹矿近距离煤层巷道布置形式为内错式布置且错距不小于16m时有利于区段煤柱稳定。(4)以理论计算和数值模拟结果为基础,应用物理相似模拟方法分析了A501区段煤柱变形及应力分布规律,并采用现场实测的方法,分析了龟兹矿A502下顺槽矿压显现规律,验证了本文研究成果的有效性。该论文有图54幅,表10个,参考文献84篇。
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