安全保护煤柱开采对底板暗斜井围岩稳定性影响研究

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本文运用理论分析、数值计算和现场实测相结合的方法,研究了安全保护煤柱开采对底板暗斜井围岩稳定性影响规律。首先,基于弹性理论,按照保护煤柱开采前和开采过程中两种状态,分别建立了沿煤层走向与煤层倾向的底板应力模型,得到了底板内任意一点处的应力解析解。再利用弹塑性理论,推导了静压与动压条件下巷道围岩应力位移及塑性区范围计算式;并结合谢一矿工程地质条件,计算了保护煤柱开采前后暗斜井围岩塑性区范围。数值模拟方面,使用FLAC3D数值计算软件研究了保护煤柱开采前后底板岩层应力分布规律,并分析了煤层倾角对保护煤柱底板应力分布特征的影响规律;结合谢一矿工程地质条件,建立了暗斜井保护煤柱数值计算模型,对保护煤柱开采影响下暗斜井围岩应力分布及塑性破坏特征进行了分析。通过现场实测暗斜井围岩位移变化规律,获得了保护煤柱回采影响下暗斜井的矿压显现特征;结合理论推导结果及数值计算结果,提出了暗斜井围岩维护方案,保证了保护煤柱回采期间暗斜井的正常使用,这也验证了理论分析与数值模拟所得结论的正确性。因此,理论分析结果与数值模拟结果可以为现场提供理论参考,对类似条件下巷道围岩稳定性控制也有一定的参考价值。
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