Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tiêu chí ổn định cho một lớp chắn nước đất sét composite trong quá trình khai thác dưới tầng chứa nước áp lực lỏng
Tóm tắt
Các lớp chắn nước có thể trở nên không ổn định trong quá trình khai thác dưới các tầng chứa nước áp lực lỏng, dẫn đến nguy cơ nước tràn và vỡ cát tại mặt làm việc. Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã thiết lập một mô hình cơ học cho một lớp chắn nước đất sét composite trong thời gian khai thác dưới một tầng chứa nước áp lực lỏng. Chúng tôi sử dụng các nguyên tắc về năng lượng tiềm năng tối thiểu và cân bằng lực để suy diễn một hệ số hàm độ uốn cho mỗi tấm. Việc vẽ đường đồng mức giữa các thành phần ứng suất và hàm cho thấy rằng tấm có thể dễ dàng bị kéo dài và chịu lực cắt tại điểm giữa của cạnh dài dọc theo hướng tiến của mặt làm việc. Sau đó, chúng tôi đã sử dụng tiêu chí bền của Griffith và tiêu chí bền Mohr–Coulomb để thu được một phương trình cho áp lực thủy lực tới hạn khi lớp chắn nước composite bị vỡ và trở nên không ổn định. Chúng tôi đã sử dụng phương trình này để phân tích ví dụ tại mặt làm việc 312 của mỏ Qinan, kết quả cho thấy áp lực thủy lực tối đa được đo tại hiện trường là 3.16 MPa, và nó thấp hơn so với áp lực thủy lực tính toán 3.87 MPa, do đó không có nguy cơ nước tràn khi tiến vào mặt làm việc. Cuối cùng, phương pháp thử nghiệm điện trở oxy động sử dụng đã được áp dụng để xác minh độ chính xác của các kết quả lý thuyết thu được trong bài báo này.
Từ khóa
#ổn định #lớp chắn nước #khai thác #áp lực thủy lực #mô hình cơ họcTài liệu tham khảo
Bertuzzi R, Douglas K, Mostyn G (2016) An approach to model the strength of coal pillars. Int J Rock Mech Min Sci 89:165–175
Cai YF, XJDeng LWN (2020) Simulation of surface movement and deformation rules and detriment key parameters in high-strength mining. J Min Strat Control Eng 2(4):043511 ((in Chinese))
Chen LW, Zhang SL, Gui HR (2014) Prevention of water and quicksand inrush during extracting contiguous coal seams under the lowermost aquifer in the unconsolidated Cenozoic alluvium—a case study. Arab J Geosci 7(6):2139–2149
Chen L, Feng X, Xu D, Zeng W, Zheng Z (2018) Prediction of water inrush areas under an unconsolidated, confined aquifer: the application of multi-information superposition based on GIS and AHP in the Qidong coal mine, China. Mine Water Environ 37:786–795
Fang XQ, Huang HF, Jin T, Bai JB (2008) Movement rules of overlying strata around longwall mining in thin bedrock with thick surface soil. Chin J Rock Mech Eng 27(S1):2700–2706 ((in Chinese))
Ghabraie B, Ren G, Smith J, Holden L (2015a) Application of 3D laser scanner, optical transducers and digital image processing techniques in physical modelling of mining-related strata movement. Int J Rock Mech Min Sci 80:219–230
Ghabraie B, Ren G, Zhang XY, Smith J (2015b) Physical modelling of subsidence from sequential extraction of partially overlapping longwall panels and study of substrata movement characteristics. Int J Coal Geol 140:71–83
Hu Y, Liu WQ, Ma TR, Yang R, Liang DX (2019) Analysis on the stability of the inclined water-resisting roof layer while mining under the confined aquifer. Geotech Geol Eng 37(2):995–1006
Kang HP, Xu G, Wang BM, Wu YZ, Jiang PF, Pan JF, Ren HW, Zhang YJ, Pang YH (2019) Forty years development and prospects of underground coal mining and strata control technologies in China. J Min Strat Control Eng 1(1):013501 ((in Chinese))
Liu WT, Mu DR, Xie XX, Yang L, Wang DH (2018) Sensitivity analysis of the main factors controlling floor failure depth and a risk evaluation of floor water inrush for an inclined coal seam. Mine Water Environ 37(3):636–648
Liu W, Pang L, Xu B, Sun X (2020) Study on overburden failure characteristics in deep thick loose seam and thick coal seam mining. Geomat Nat Hazards Risk 11:632–653
Miao XX (2011) Method and practice of water preserved coal mining in arid and semi arid mining area. China Univ of Min Technol Press, Xuzhou (in Chinese)
Pu H, Ni HY, Xiao C (2017) Characteristics of water sediment two phase flows in weakly cemented fractured rock mass based on Lattice Boltzmann method. J China Coal Soc 42(1):162–168 ((in Chinese))
Shi WH, Yang TH, Yu QL, Li Y, Liu HL, Zhao YC (2017) A study of water-inrush mechanisms based on geo-mechanical analysis and an in-situ groundwater investigation in the Zhongguan iron mine. China Mine Water Environ 36(3):409–417
Sui WH, Dong QH (2008) Variation of pore water pressure and its precursor significance for quicksand disasters due to mining near unconsolidated formations. Chin J Rock Mech Eng 27(9):1908–1916 ((in Chinese))
Sui WH, Cai GT, Dong QH (2007) Experimental research on critical percolation gradient of quicksand across overburden fissures due to coal mining near unconsolidated soil layers. Chin J Rock Mech Eng 26(10):2081–2091 ((in Chinese))
Sun J, Miao XX (2017) Water-isolating capacity of an inclined coal seam floor based on the theory of water-resistant key strata. Mine Water Environ 36(2):310–322
Wang GF, Pang YH, Ren HW (2020) Intelligent coal mining pattern and technological path. J Min Strat Control Eng 2(1):013501 ((in Chinese))
Wu Q, Fan Z, Zhang Z, Zhou W (2014) Evaluation and zoning of groundwater hazards in pingshuo No. 1 underground coal mine. Shanxi Prov China Hydrogeol J 22:1693–1705
Wu Q, Liu YZ, Zhou WF, Li BY, Zhao B, Liu SQ, Sun WJ, Zeng YF (2015) Evaluation of water inrush vulnerability from aquifers overlying coal seams in the Menkeqing Coal Mine, China. Mine Water Environ 34(3):258–269
Xu YC, Zhao L, Ren ZX (2021) Mechanism of support crushing and determination of support resistance for water and sand collapse working faces under pressure-resistant sand-prevention coal and rock pillars. J Min Strat Control Eng 3(2):023539 ((in Chinese))
Xu ZL (2006) Elasticity mechanics. Higher Education, Beijing ((in Chinese))
Yadav B, Gupta PK, Patidar N, Himanshu SK (2020) Ensemble modelling framework for groundwater level prediction in urban areas of India. Sci Total Environ 712:135539
Yang WF, Xia XH, Pan BL, Gu CS, Yue JG (2016) The fuzzy comprehensive evaluation of water and sand inrush risk during underground mining. J Intell Fuzzy Syst 30(4):2289–2295
Yao BH, Wei JP, Wang DK, Wang YG, Zhang HT (2014) A numerically simulated model on the water inrush risk under the geocondition of thin rock-mass with thick-loose bed in Sima coal mine. J Saf Environ 14(4):137–141
Yu ZB, Zhu SY, Wu Y, Yu HT (2020) Study on the structural characteristics of the overburden under thick loose layer and thin-bed rock for safety of mining coal seam. Environ Earth Sci 79:9
Zeng YF, Wu Q, Liu SQ, Zhai YL, Lian HQ, Zhang W (2018) Evaluation of a coal seam roof water inrush: case study in the Wangjialing coal mine, China. Mine Water Environ 37:174–184
Zhang JX, Ju Y, Zhang Q (2019) Low ecological environment damage technology and method in coal mines. J Min Strat Control Eng 1(1):013515 ((in Chinese))
Zhou DW, Wu K, Li L, Yu JW (2016) Impact of thick alluvial soil on a fractured water-conducting zone: an example from huainan coal mine, China. J S Afr I Min Metall 116(5):431–440