动压沿空巷道煤柱失稳的能量表征与调控研究

作     者：王猛 李志学 尚栋煌 韦四江 单成方 刘洪林 郑苛苛 李振华 WANG Meng;LI Zhixue;SHANG Donghuang;WEI Sijiang;SHAN Chengfang;LIU Honglin;ZHENG Keke;LI Zhenhua

作者机构：河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 库车市榆树岭煤矿有限责任公司新疆阿克苏843300 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 新疆大学地质与矿业工程学院新疆乌鲁木齐830046 

出 版 物：《采矿与安全工程学报》 (Journal of Mining & Safety Engineering)

年 卷 期：2024年第41卷第5期

页      面：958-970页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0709[理学-地质学] 0819[工学-矿业工程] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52174074,51704098) 河南省自然科学基金项目(222300420048) 河南省高校科技创新人才项目(23HASTIT012) 河南理工大学杰出青年基金项目(J2021_4) 

主　　题：沿空巷道 护巷煤柱 变形失稳 能量演化 稳定控制 

摘      要：煤岩破坏是能量驱动下的状态失稳现象,从能量角度描述煤岩破坏是评价工程稳定的有效方法之一。基于能量耗散有限差分算法,提出采用耗散能集中区定位煤岩破坏位置,采用耗散能密度评估煤岩破坏程度,描述煤岩峰后软化和变形破坏行为。将动压煤柱简化为平面应变模型,研究覆岩给定变形作用下煤柱耗散能演化规律,从能量角度揭示煤柱的变形失稳路径:煤柱能量耗散主要发生在峰后和残余阶段,峰后剪切面与角部能量耗散区贯通,并随加载程度增加发生内移,一旦弹性区消失,煤柱存在失稳风险。煤柱能量耗散及稳定状态与煤柱宽度、加载程度和加载方式有关。建立煤柱主动支护模型,研究锚杆(索)对能量耗散的调控效应,发现锚杆(索)可有效改善耗散能的传递和分布状态,支护强度增加有利于提高煤柱延性和抗变形能力,不同支护方式对耗散能的调控效果不同,锚索优于锚杆,对穿锚索优于常规锚索。以榆树岭矿小煤柱留巷为例,介绍小煤柱“锚杆+对穿锚索支护的现场应用,取得良好的控制效果。