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煤炭学报 2020年第S02期45卷 551-560页

作者：张云曹胜根来兴平单鹏飞张楠赵长政都书禹西安科技大学能源学院陕西西安710054 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

短壁块段式采煤技术作为一种绿色开采技术,可以有效地兼顾煤炭安全高效开采和水资源保护,但在开采过程中会造成一定范围的导水裂隙带,对含水层的稳定性造成潜在的影响。因此,短壁块段式采煤覆岩导水裂隙发育力学特性的研究对科学预防、... 详细信息

短壁块段式采煤技术作为一种绿色开采技术,可以有效地兼顾煤炭安全高效开采和水资源保护,但在开采过程中会造成一定范围的导水裂隙带,对含水层的稳定性造成潜在的影响。因此,短壁块段式采煤覆岩导水裂隙发育力学特性的研究对科学预防、控制和治理煤炭开采所引起的水资源流失问题具有重要意义。为了计算短壁块段式采煤造成的覆岩导水裂隙带发育高度,在分析覆岩移动特征的基础上,确定影响短壁块段式采煤覆岩导水裂隙发育的主控因素。并基于弹性地基梁理论,结合短壁块段式采煤工作面布置特殊性,建立了一种计算短壁块段式采煤覆岩导水裂隙带发育高度的弹性地基叠合梁力学模型,给出岩层产生导水裂隙的判定方法,计算获得岩层破坏层数(导水裂隙带高度)随不同主控影响因素的变化规律,揭示了短壁块段式采煤覆岩导水裂隙发育的力学机理及规律。研究结果表明:随着采高和块段长度增大,岩层破坏高度呈阶梯状上升;随煤柱宽度的增加,岩层破坏高度呈降低趋势。同时,当影响因素参数在一定范围内时,岩层破坏层数不变,因此,在保证水资源不发生流失的前提下,可选择范围内最大采高、块段长度以及最小煤柱宽度作为开采指标来提高回收率。现场短壁块段式采煤实验工作面采用钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔电视探测的方法,测试得到采动造成的覆岩导水裂隙带高度约为50.06 m,与理论计算结果(50.3 m)基本吻合。

关键词：短壁块段式采煤水资源保护覆岩移动导水裂隙带高度弹性地基梁

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短壁块段式采煤覆岩隔水层失稳判别依据研究

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采矿与安全工程学报 2024年

作者：赵长政曹胜根张云都书禹车驰远中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室西安科技大学能源学院

短壁块段式采煤技术作为新型绿色开采技术，在确保煤炭资源高效开采的同时，兼顾了水资源保护和生态环境修复，成为了保水采煤技术的重要组成部分。本文基于短壁块段式采煤工艺特点，建立了短壁块段式采煤覆岩力学模型，揭示了覆岩隔水... 详细信息

短壁块段式采煤技术作为新型绿色开采技术，在确保煤炭资源高效开采的同时，兼顾了水资源保护和生态环境修复，成为了保水采煤技术的重要组成部分。本文基于短壁块段式采煤工艺特点，建立了短壁块段式采煤覆岩力学模型，揭示了覆岩隔水层失效判别依据。根据覆岩运移特征以及隔水层破坏形式，确定了覆岩隔水层失效的主控因素，并研究了各主控因素下覆岩隔水层变形破坏规律。研究表明：随着保护煤柱宽度增加，可以显著降低保护煤柱区域的破坏程度；随着隔水层厚度增加，块段区域的破坏程度逐渐升高，而保护煤柱区域的破坏程度则相反。随着隔水层高度升高破坏程度随之降低；随着弹性模量的增加，块段区域的破坏程度逐渐升高，保护煤柱区域的破坏程度显著降低。以西北地区伊宁矿区某矿为分析实例，基于本文建立的隔水层阻水性能评价模型，确定了短壁块段式开采的最佳方案。

关键词：短壁块段式采煤力学模型主控因素评价模型

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人工矿柱协同短壁块段式采煤围岩控制技术

人工矿柱协同短壁块段式采煤围岩控制技术

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作者：车驰远中国矿业大学

学位级别：硕士

多年以来高强度的长壁开采遗留了大量的不规则块段和残留煤柱,此外,残采煤区、“三下”压煤(建筑物下、铁路下和水体下)、边帮压煤等资源因开采经济性、地表环境制约等因素限制了这部分煤炭的采出。短壁块段式采煤法作为短壁开采发展的... 详细信息

多年以来高强度的长壁开采遗留了大量的不规则块段和残留煤柱,此外,残采煤区、“三下”压煤(建筑物下、铁路下和水体下)、边帮压煤等资源因开采经济性、地表环境制约等因素限制了这部分煤炭的采出。短壁块段式采煤法作为短壁开采发展的最新阶段,为上述煤炭资源开采提供了有效的技术支撑。受之前长壁开采采动的影响,短壁块段式采煤采场通常面临应力环境复杂,顶板不易形成稳定的结构,遗留煤柱有潜在失稳危险等问题。因此,本文提出了人工矿柱协同短壁块段式采煤围岩控制技术。采用现场调研、理论分析、实验室试验、数值模拟等多种手段相结合的综合研究方法,分析了人工矿柱协同短壁块段式采煤围岩控制原理,指出了人工矿柱协同短壁块段式采煤围岩变形的主控因素,制备了强韧性胶结充填材料,系统研究了人工矿柱协同短壁块段式采煤围岩失稳机理及破坏规律,开展了人工矿柱协同短壁块段式采煤围岩控制技术工程设计。旨在实现煤炭安全开采与资源回收率提高的双重目标。主要研究成果如下:(1)基于短壁块段式采煤工作面布置特点,提出了人工矿柱协同短壁块段式采煤围岩控制技术,分析了人工矿柱协同短壁块段式采煤围岩变形特征,获得了影响人工矿柱协同短壁块段式采煤围岩变形的主控因素。(2)开展了多源固废材料配比试验,分析了不同材料配比条件下胶结体人工矿柱的流动性和力学性能变化规律,得到了强度可靠、韧性较好的胶结体人工矿柱充填材料最佳配比。(3)建立了人工矿柱协同短壁块段式采煤的采场顶板-围岩-人工矿柱系统力学模型,并以此构建了顶板-围岩-人工矿柱系统尖点突变模型,揭示了顶板-围岩-人工矿柱系统失稳机理。(4)数值模拟研究了不同人工矿柱宽度、块段长度和人工矿柱材料配比条件下围岩变形与破坏规律,得到了满足人工矿柱和采场围岩稳定的最佳工程设计方案,并结合色连一号矿井采矿地质条件开展了人工矿柱协同短壁块段式采煤围岩控制技术工程设计。

关键词：短壁块段式采煤胶结体人工矿柱突变理论围岩稳定性

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