Sự phát triển ứng suất do khai thác và sự bể vỡ của lớp trên trong mặt khai thác của một mỏ than có độ nghiêng lớn

Springer Science and Business Media LLC - Tập 8 Số 4 - Trang 614-625 - 2021
Xiaolou Chi1, Ke Yang1, Zhen Wei1
1State Key Laboratory of Mining Response and Disaster Prevention and Control in Deep Coal Mines, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, Anhui, China

Tóm tắt

Tóm tắtCác đặc điểm bể vỡ và phân bố ứng suất của lớp trên trong một mỏ than có độ nghiêng lớn (SDCS) khác biệt đáng kể so với các mỏ có độ nghiêng gần nằm ngang. Trong nghiên cứu này, các quy luật governing sự phát triển của sự giải phóng ứng suất đứng và sự tập trung ứng suất cắt trong các lớp trên của các mỏ than có các góc nghiêng khác nhau được rút ra thông qua mô phỏng số, thử nghiệm cơ học đá, phát xạ âm thanh, và đo đạc tại hiện trường. Do đó, sự phát triển động của cấu trúc lớp trên do ứng suất điều khiển, trong đó hình thành một vòm ứng suất cắt, được xác định. Khi bể vỡ phần dưới của lớp trên, ứng suất cắt chuyển nhanh chóng lên phần trên của mặt khai thác. Khu vực bị hư hại của lớp trên di chuyển lên theo hướng nghiêng của mặt khai thác. Rác thải ở phần dưới mặt khai thác được nén lại, dẫn đến sự gia tăng ứng suất đứng. Khi góc nghiêng của mỏ than tăng, lớp trên bị bể vỡ đột ngột dưới tác động của ứng suất cắt. Cuối cùng, phản ứng hành vi của lớp trên do ứng suất cắt trong mặt khai thác của một mỏ than SDCS được xác định và phân tích chi tiết. Các kết quả nghiên cứu hiện tại tiết lộ các quy luật governing hành vi của áp suất trong mỏ tại mặt khai thác của một mỏ than SDCS, từ đó có thể được sử dụng để thiết lập hướng dẫn tại chỗ tương ứng.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Chi XL, Yang K, Fu Q (2019) Analysis of regenerated roof and instability support control countermeasures in a steeply dipping working face. Energy Explor Exploit 38:1082–1098

Chi XL, Yang K, Fu Q, Dou LT (2020) The mechanism of mining-induced stress evolution and ground pressure control at irregular working faces in inclined seams. Geotech Geol Eng 38:91–107

Das AJ, Mandal PK, Bhattacharjee R, Tiwari S, Kushwaha A, Roy LB (2017) Evaluation of stability of underground workings for exploitation of an inclined coal seam by the ubiquitous joint model. Int J Rock Mech Min Sci 93:101–114

Deng YH, Wang SQ (2014) Feasibility analysis of gob-side entry retaining on a working face in a steep coal seam. Int J Min Sci Technol 24:499–503

Gao MZ (2004) Similarity model test of strata movement with steep seam. Chin J Rock Mech Eng 23:441–445

Hu SX, Ma LQ, Guo JS, Yang PJ (2018) Support-surrounding rock relationship and top-coal movement laws in large dip angle fully-mechanized caving face. Int J Min Sci Technol 28:533–539

Kulakov VN (1995) Stress state in the face region of a steep coal bed. J Min Sci 31:161–168

Kumar A, Kumar R, Singh AK, Ram S, Singh PK, Singh R (2017) Numerical modelling-based pillar strength estimation for an increased height of extraction. Arab J Geosci 10:411

Liu J, Wang HJ, Li YC, Geng X (2015) The migration law of overlay rock and coal in deeply inclined coal seam with fully mechanized top coal caving. J Environ Biol 36:821–827

Lv WY, Wu YP, Ming L, Yin JH (2019) Migration law of the roof of a composited backfilling longwall face in a steeply dipping coal seam. Minerals 9:188

Peng SS (2006) Longwall mining. Department of Mining Engineering, West Virginia University, Morgantown

Peng WB (2007) FLAC3D practical tutorial. Mechanical Industry Press, Beijing, pp 1–3

Tu HS, Tu SB, Yuan Y, Wang FT, Bai QS (2015) Present situation of fully mechanized mining technology for steeply inclined coal seams in China. Arab J Geosci 8:4485–4494

Tu HS, Tu SH, Zhang C, Zhang L, Zhang XG (2017) Characteristics of the roof behaviors and mine pressure manifestations during the mining of steep coal seam. Arch Min Sci 62:871–891

Wang JN, Jiao JL (2016) Criteria of support stability in mining of steeply inclined thick coal seam. Int J Rock Mech Min Sci 82:22–35

Wang JA, Zhang JW, Gao XM, Wen JD, Gu YZ (2015) Fracture mode and evolution of main roof stratum above longwall fully mechanized top coal caving in steeply inclined thick coal seam (I)—initial fracture. J Chin Coal Soc 40:353–1360

Wang B, Dang F, Chao W, Miao Y, Li J, Chen F (2019) Surrounding rock deformation and stress evolution in pre-driven longwall recovery rooms at the end of mining stage. International Journal of Coal Science & Technology 6(4):536-546

Wang J, Wei W, Zhang J (2020) Theoretical description of drawing body shape in an inclined seam with longwall top coal caving mining. Int J Coal Sci Technol 7(1):182–195

Wu YP, Yun DF (1999) The stability control of support at top caving face with steep seam. Ground Press Strata Control 16:82–85

Wu YP, Xie PS, Ren SG (2010) Analysis of asymmetric structure around coal face of steeply dipping seam mining. J Chin Coal Soc 35:182–184

Wu YP, Liu KZ, Yun DF, Jie PD, Wang GW (2014) Research progress on the safe and efficient mining technology of steeply dipping seam. J Chin Coal Soc 39:1611–1618

Wu YP, Yun DF, Xie PS, Fan ZD, Wang DF, Zhang YH (2020) Progress, practice and scientific issues in steeply dipping coal seams fully-mechanized mining. J Chin Coal Soc 45:24–34

Xie PS, Tian SQ, Duan JJ (2019) Experimental study on the movement law of roof in pitching oblique mining area of steeply dipping seam. J Chin Coal Soc 44:2974–2982

Yang K, Kong XY, Lu W, Liu S (2015a) Study of strata pressure behaviors with longwall mining in large inclination and thick coal seam under closed distance mined gob. Chin J Rock Mech Eng 34:4278–4285

Yang K, Lu W, Pan GR, Sun L (2015b) Investigation into strata behaviours and ground control of high height rotary longwall mining in large inclined angle coal seam under complicated geological conditions. J Min Safety Eng 32:199–205

Yang K, Chi XL, Liu S (2018) Instability mechanism and control of hydraulic support in fully mechanized longwall mining with large dip. J Chin Coal Soc 43:1821–1828

Yin GZ, Li XS, Guo WB (2010) Photo-elastic experimental and field measurement study of ground pressure of surrounding rock of large dip angle working coal face. Chin J Rock Mech Eng 29:3336–3343

Yun DF, Liu Z, Cheng WD, Fan ZD, Wang DF, Zhang YH (2017) Monitoring strata behavior due to multi-slicing top coal caving longwall mining in steeply dipping extra thick coal seam. Int J Min Sci Technol 27:179–184

Zhang B, Cao SG (2015) Study on first caving fracture mechanism of overlying roof rock in steep thick coal seam. Int J Min Sci Technol 25:133–138

Zhang YD, Cheng JY, Wang XX, Feng ZJ, Ji M (2010) Thin plate model analysis on roof break of up-dip or down-dip mining stope. J Min Safety Eng 27:487–493

Zuo JP, Wang JT, Jiang YQ (2020) Macro/meso failure behavior of surrounding rock in deep roadway and its control technology. Int J Coal Sci Technol. 6(3):301–319