基于煤岩蠕变试验的深井条带煤柱长期稳定性研究

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目前,条带开采仍然是解决“三下”采煤所普遍采用的方法。同其它岩体一样,随着采深的不断增加,条带煤柱在载荷的长期作用下,表现出明显的蠕变特性。同时,随采深增加,煤层的富水性普遍增强,煤层的富水性对留设条带煤柱的稳定性有较大的影响,煤柱的长期强度也会因富水性的增大而降低,因此,研究富水性条带煤柱的长期稳定性对于深井条带安全合理开采具有重要的理论及实际意义。  某矿在深井条带开采条件下,含水率的变化对留设煤柱的强度产生很大的影响,对其进行研究能够为留设煤柱的长期稳定性提供参考。本文首先引入关键层理论及威尔逊理论对自然状态下的煤层条带开采进行常规设计,确定的条带设计采宽为100m,留宽为70m;其次,利用UDEC软件对地表变形规律进行模拟,进行地表移动和变形分析,验证常规条带开采设计是否符合地面建筑物破坏等级要求,确定设计方案是否合理;然后,通过蠕变试验得到不同含水率的煤样蠕变曲线,对其进行对比分析,得出不同含水率的煤样试件的蠕变特性,随着含水率的增大,煤岩的弹性特征减弱,蠕变门槛值降低,煤岩的蠕变量增大,同时,根据拟合得到的煤岩蠕变特征曲线,选择model copw蠕变模型;最后,对不同含水率的条带煤柱进行FLAC3D的长期蠕变模拟,当煤柱含水率由0.78%增加到1.07%时,煤柱承载能力降低,煤柱变形进入稳定状态的时间也从36个月延长到42个月,当煤层含水率到达1.36%时,煤柱在蠕变发展到24个月时,发生塑性破坏,并最终导致煤柱失稳。  通过对不同含水率煤岩试件的室内蠕变试验,总结不同含水率的煤岩试件蠕变特征,进行不同含水率的煤柱长期稳定性进行数值模拟研究,为深井条带开采条件下的富水性煤层长期稳定性研究提供新的思路。
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