干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 结构充填保水-储水采煤顶板稳定性分析

Arid

	结构充填保水-储水采煤顶板稳定性分析
其他题名	Roof stability analyses of water-preserved and water-stored coal mining with constructional backfill mining
	杜献杰; 冯国瑞; 戚庭野; 郭育霞; 王泽华; 张玉江; 李振; 白锦文
来源期刊	煤炭学报
ISSN	0253-9993
出版年	2019
卷号	44 期号:3 页码:820-829
中文摘要	在结构充填开采基本思想的指导下,根据我国西北干旱半干旱地区保水采煤与矿区水资源安全高效存储的实际需求,充分发挥条带式结构充填保护含水层结构与煤矿地下空间再利用的优势,提出条带式结构充填保水-储水采煤构想。在分析了条带式结构充填覆岩结构特征基础上,采用弹性地基上的有限长梁模型对充填条带-直接顶整体结构进行了力学分析,并结合初始参数法分段解析了直接顶变形方程。同时根据保水-储水的功能要求,提出了条带式结构充填保水-储水采煤的直接顶控制原则。根据新阳矿区工程地质条件和充填材料性能,通过理论计算得到条带式结构充填的临界充填率为51%,最大充填间距为11. 95 m。通过FLAC~(3D)数值模拟对新阳矿区条带式结构充填保水-储水方案进行了优化设计,结果表明:在保持充填率基本不变的情况下,随着充填间距的减小,直接顶自承载能力逐渐增强,可形成充填条带-直接顶结构控制体系,对上覆岩层的控制作用明显提升;充填间距的减小缓解了充填体和直接顶内的应力集中现象,显著减小了充填条带和直接顶内的塑性区范围,有利于充填条带和直接顶的长期稳定,进而实现条带式结构充填保水-储水的目的;综合分析得到了新阳矿区条带式结构充填保水-储水采煤的最佳充填方案为间隔2 m充填2 m。
英文摘要	In view of the demand of the water-preserved coal mining and the safe and efficient storage of water resource in arid and semi-arid areas of northwest China, in order to give full play to the advantages of strip constructional back- fill to protect aquifer structure and to reuse underground space in coal mines, the technical conception of water-pre- served and water-stored" coal mining with strip constructional backfill is put forward under the guidance of the basic i- dea of constructional backfill mining. Based on the analysis of structural characteristics of overlying strata with strip constructional backfill,the finite length beam model on elastic foundation is used to analyze the "constructional strip- immediate roof" structure,and the deformation equation of immediate roof is piecewise analyzed by combining the initial parameter method. At the same time, the immediate roof control principle of strip constructional backfill is put forward according to the functional requirements of "water-preserved and water-stored" coal mining. According to the engineering geological conditions of Xinyang mining area and the properties of backfill materials,the critical backfill rate and maximum backfill spacing of strip constructional backfill obtained by theoretical calculation are 51 % and 11. 95 m respectively. The backfill scheme of Xinyang mine is optimized through FLAC~(3D) numerical simulation. The results show that when the back rate changes little,with the decrease of backfill space,the self-bearing capacity of the immediate roof gradually increases,a constructional strip-immediate roof" structure control system is forming,and the control effect of immediate roof on overlying strata is improved significantly. The decrease of the backfill spacing relieves the stress concentration phenomenon in the backfill strip and immediate roof and reduces the range of plastic zone in backfill strip and immediate roof significantly,which is conducive to the long-term stability of backfill strip and immediate roof,and realizes the purpose of water-preserved and water-stored" coal mining. According to the comprehensive a- nalysis, the optimum scheme of strip constructional backfill in Xinyang mine is spaced 2 m and backfill 2 m.
中文关键词	保水-储水采煤 ; 条带式结构充填 ; 充填条带-直接顶结构 ; 充填间距 ; 自承载能力
英文关键词	water-preserved and water-stored" coal mining strip constructional backfill constructional strip-immediate roof" structure backfill space self-bearing capacity
类型	Article
语种	中文
国家	中国
收录类别	CSCD
WOS类目	Mining & Mineral Processing
WOS研究方向	Mining & Mineral Processing
CSCD记录号	CSCD:6473237
资源类型	期刊论文
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/239319
作者单位	杜献杰, 太原理工大学矿业工程学院;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, ;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, 太原;;太原, 山西;;山西 030024;;030024, 中国.; 冯国瑞, 太原理工大学矿业工程学院;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, ;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, 太原;;太原, 山西;;山西 030024;;030024, 中国.; 戚庭野, 太原理工大学矿业工程学院;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, ;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, 太原;;太原, 山西;;山西 030024;;030024, 中国.; 郭育霞, 太原理工大学矿业工程学院;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, ;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, 太原;;太原, 山西;;山西 030024;;030024, 中国.; 王泽华, 太原理工大学矿业工程学院;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, ;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, 太原;;太原, 山西;;山西 030024;;030024, 中国.; 张玉江, 太原理工大学矿业工程学院;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, ;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, 太原;;太原, 山西;;山西 030024;;030024, 中国.; 李振, 太原理工大学矿业工程学院;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, ;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, 太原;;太原, 山西;;山西 030024;;030024, 中国.; 白锦文, 太原理工大学矿业工程学院;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, ;;山西省绿色采矿工程技术研究中心, 太原;;太原, 山西;;山西 030024;;030024, 中国.
推荐引用方式 GB/T 7714	杜献杰,冯国瑞,戚庭野,等. 结构充填保水-储水采煤顶板稳定性分析[J],2019,44(3):820-829.
APA	杜献杰.,冯国瑞.,戚庭野.,郭育霞.,王泽华.,...&白锦文.(2019).结构充填保水-储水采煤顶板稳定性分析.煤炭学报,44(3),820-829.
MLA	杜献杰,et al."结构充填保水-储水采煤顶板稳定性分析".煤炭学报 44.3(2019):820-829.