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非对称开采条件下工作面“多向应力”变化特征研究

摘要:在非对称开采条件下,工作面受上覆岩层自重应力、超前支承应力、采空区侧向支承应力和回风巷煤柱应力等“多向应力”叠加影响,使得工作面应力呈“非对称”性。为研究非对称开采条件下工作面“多向应力”变化特征,基于微震监测、应力在线监测和理论计算,对母杜柴登煤矿30202工作面回采过程中所形成的非对称开采条件下的应力变化进行分析;并基于工作面所受应力条件和围岩体结构条件,分析了“多向应力”叠加显现机理。结果表明:30202工作面回采期间,煤柱支承应力沿走向分为应力升高区、应力明显降低区、应力缓慢降低区和应力稳定区,其应力峰值主要集中在工作面前方40 m左右,应力集中系数平均为1.61;在非对称开采阶段,在走向方向工作面超前支承应力影响范围较回采初期增加了100 m左右;在不考虑垂直应力影响的情况下,相邻工作面采空区的侧向应力对30202工作面倾向方向的影响范围为44 m,应力最大值为56.1 MPa。在“多向应力”耦合作用下工作面在回采过程中产生能量集聚,并在采动扰动下发生能量释放,满足了大能量事件发生的基本应力条件;同时在扰动条件下采空区发生高位顶板错动,以及围岩支护薄弱为大能量事件的发生提供了围岩结构条件。研究结果可为工作面非对称开采条件下采场矿压显现规律研究、顶板控制和巷道支护设计提供指导。

关键词:
  • 安全工程  
  • 非对称开采  
  • 多向应力  
  • 微震监测  
  • 应力在线监测  
  • 应力变化  
作者:
张振配; 路洋波; 李岩; 陈法兵; 董亚东
单位:
鄂尔多斯市伊化矿业资源有限责任公司; 内蒙古鄂尔多斯017318; 天地科技股份有限公司开采设计事业部; 北京100013
刊名:
安全与环境学报

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期刊名称:安全与环境学报

安全与环境学报由北京理工大学、中国环境科学学会、中国职业安全健康协会主办,中国兵器工业集团有限公司主管的学术刊物,国内刊号为:11-4537/X。创办于2001年,双月刊,在全国同类期刊中发行数量名列前茅。其主要栏目有:安全评价、安全工程、安全管理、公共安全、污染控制技术与原理、环境监测与评价、区域环境与生态、数据统计与分析、书评等。