Về sự giảm áp suất do khai thác trong than bị hư hỏng với tiêu chí ứng suất và hỏng hoại kết hợp

Springer Science and Business Media LLC - Tập 7 Số 1 - Trang 58-67 - 2020
Dongjie Xue1, Jie Zhou1, Yintong Liu1, Lie Gao1
1School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China

Tóm tắt

Tóm tắtViệc nghiên cứu sự giảm áp suất do áp lực móp là chìa khóa cho phân tích định lượng sâu về sự phân bổ áp suất không liên tục dưới tác động khai thác. Trong nghiên cứu này, các bài thử nén một trục và ba trục được thực hiện riêng biệt để xác định mô đun thể tích và mô đun cắt, độ bền kết dính, và góc ma sát nội tại của các mẫu than. Bằng cách mở rộng nghĩa của vòng Mohr liên quan đến ứng suất giới hạn thay vì ứng suất chính lớn nhất, một đường giới hạn được giới thiệu để minh họa sự giảm áp suất của vòng Mohr liên quan đến ứng suất giới hạn thay vì ứng suất chính lớn nhất tại ranh giới đàn hồi-plastic. Hơn nữa, một giải pháp lý thuyết về sự giảm áp suất với tư cách là một hàm của tổn thương được đề xuất để điều tra cách mà áp lực móp khác nhau tính đến đường giới hạn và đường hỏng. Ngoài ra, việc áp dụng sự giảm áp suất tại đường giới hạn trong khai thác không cột, khai thác than trên cùng, và khai thác than bảo vệ cho thấy rằng tổn thương có ảnh hưởng tích cực không tỉ lệ đến sự giảm áp suất. Kết quả cho thấy rằng mô đun thể tích và góc ma sát nội tại có ảnh hưởng nhạy cảm hơn đến sự giảm áp suất so với mô đun cắt và độ bền kết dính. Cuối cùng, sự giảm áp suất được chia thành sự giảm áp suất không liên tục tại đường giới hạn và sự giảm áp suất cấu trúc tại đường hỏng. Sự giảm áp suất có hiệu quả trong việc mô tả sự phân bổ áp suất không liên tục và cho thấy rõ sự khác biệt trong hướng di chuyển của vòng Mohr khi xem xét áp lực giảm tải.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Airey EM (1974) The derivation and numerical solution of equations relating to stresses round mining roadways. Doctoral dissertation, University of Surrey

Airey EM (1977) An analysis of stress round mine roadways: stresses in the failed rock, in a study of yield zones around roadways, Appendix A. Report EUR 5825e. Publications of the European Communities Luxembourg, Brussels

Allmann BP, Shearer PM (2009) Global variations of stress drop for moderate to large earthquakes. J Geophys Res Solid Earth 114:1–22

Barton CA, Zoback MD (1994) Stress perturbations associated with active faults penetrated by boreholes: possible evidence for near-complete stress drop and a new technique for stress magnitude measurement. J Geophys Res Solid Earth 99:9373–9390

Booth CJ (1986) Strata movement concepts and the hydrogeological impact of underground coal mining. Groundwater 24:507–515

Bourgeois F, Shao JF, Ozanam O (2002) An elastoplastic model for unsaturated rocks and concrete. Mech Res Commun 29(5):383–390

Byerlee JD (1968) Brittle–ductile transition in rocks. J Geophys Res 73:4741–4750

Evans B, Fredrich JT, Wong T (1990) The brittle–ductile transition in rocks: recent experimental and theoretical progress. Geophys Monogr Ser 56:1–20

Kong S, Cheng Y, Ren T, Liu H (2014) A sequential approach to control gas for the extraction of multi-gassy coal seams from traditional gas well drainage to mining-induced stress relief. Appl Energy 131:67–78

Labuz JF, Zang A (2012) Mohr–Coulomb failure criterion. Rock Mech Rock Eng 45:975–979

Madariaga R (1977) High-frequency radiation from crack (stress drop) models of earthquake faulting. Geophys J R Astron Soc 51:625–651

Molinda GM, Mark C, Pappas DM, Klemetti T (2008) Overview of coal mine ground control issues in the Illinois Basin. In: SME annual meeting, pp 8–17

Niemeijer AR, Spiers CJ (2005) Influence of phyllosilicates on fault strength in the brittle–ductile transition: insights from rock analogue experiments. Geol Soc Lond 245:303–327

Nygård R, Gutierrez M, Bratli RK, Høeg K (2006) Brittle–ductile transition, shear failure and leakage in shales and mudrocks. Mar Pet Geol 23:201–212

Papeschi S, Musumeci G, Mazzarini F (2018) Evolution of shear zones through the brittle–ductile transition: the Calamita Schists (Elba Island, Italy). J Struct Geol 113:100–114

Poeck E, Khademian Z, Garvey R, Ozbay U (2016) Modeling unstable rock failures in underground excavations. In: 2016 ISRM international symposium on rock mechanics and rock engineering: from the past to the future. CRC Press, Ürgüp-Nevşehir, pp 505–509

Qian MG, Xu JL, Miao XX (2003) Green technique in coal mining. J China Univ Min Technol 32:343–348

Simpson C (1985) Deformation of granitic rocks across the brittle–ductile transition. J Struct Geol 7:503–511

Spreckels V, Wegmüller U, Strozzi T, Musiedlak J, Wichlacz HC (2001) Detection and observation of underground coal mining-induced surface deformation with differential SAR interferometry. In: ISPRS workshop “high resolution mapping from space”, pp 227–234

Wang GF, Gong SY, Li ZL, Dou LM, Cai W, Mao Y (2016) Evolution of stress concentration and energy release before rock bursts: two case studies from Xingan coal mine, Hegang, China. Rock Mech Rock Eng 49:3393–3401

Wang L, Liu S, Cheng YP, Yin GZ, Guo PK, Mou JH (2017) The effects of magma intrusion on localized stress distribution and its implications for coal mine outburst hazards. Eng Geol 218:12–21

Wong TF, Baud P (2012) The brittle–ductile transition in porous rock: a review. J Struct Geol 44:25–53

Xie H, Zhao X, Liu J, Zhang R, Xue D (2012) Influence of different mining layouts on the mechanical properties of coal. Int J Min Sci Technol 22:749–755

Xu R, Li H, Guo C, Hou Q (2014) The mechanisms of gas generation during coal deformation: preliminary observations. Fuel 117:326–330

Xue D, Zhou H, Tang X, Zhao Y (2013) Evolution of mining induced enhancement and distribution of gas permeability in coal seam and surrounding rock. J China Coal Soc 38:930–935

Xue D, Wang J, Zhao Y, Zhou H (2018a) Quantitative determination of mining-induced discontinuous stress drop in coal. Int J Rock Mech Min 111:1–11

Xue D, Zhou H, Peng R, Wang J, Deng L, Zhao Y (2018b) Stress drop on strong disturbance of discontinuous abutment pressure. China Rock Mech Eng 37:1080–1095

Yu MH (2004) Unified strength theory and its applications. Springer, Berlin

Thông tin
Thông tin xuất bản

Springer Science and Business Media LLC

Tập 7 Số 1

58-67

Thông tin tác giả