基于HoeK-Brown準(zhǔn)則的多煤層開(kāi)采煤柱應(yīng)力傳遞規(guī)律研究.pdf

1、本文以大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司晉華宮煤礦307盤(pán)區(qū)7＃8705、8707工作面，8＃8707、8709工作面，以及11＃8707、8709工作面為工程研究背景，采用室內(nèi)試驗(yàn)（巖石物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試、相似材料模擬試驗(yàn)）、理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的研究方法，對(duì)基于Hoek-Brown準(zhǔn)則的多煤層開(kāi)采煤柱應(yīng)力傳遞規(guī)律進(jìn)行了研究，取得了如下研究成果:
　　分批次對(duì)不同損傷程度的堅(jiān)硬頂板打鉆取芯，通過(guò)室內(nèi)單軸壓縮及三軸壓縮試驗(yàn)獲得了

2、不同損傷狀態(tài)頂板典型巖石（細(xì)砂巖、粉砂巖）基本物理力學(xué)參數(shù)及Hoek-Brown準(zhǔn)則參數(shù)m、s值（表3.4），結(jié)果表明:受采動(dòng)次數(shù)及開(kāi)采尺度影響，頂板力學(xué)參數(shù)均呈現(xiàn)不同程度的降低，試件強(qiáng)度與圍壓呈二次、三次函數(shù)關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果為下一步的相似材料模擬及數(shù)值模擬做準(zhǔn)備。
　　運(yùn)用相似材料模擬研究了7＃煤柱、8＃煤柱以及11＃煤柱的應(yīng)力傳遞規(guī)律，分析了不同采動(dòng)階段煤柱承載能力的變化，結(jié)果表明:煤柱寬度為24 m時(shí)，兩側(cè)工作面開(kāi)采之后煤柱應(yīng)

3、力呈對(duì)稱“馬鞍”型分布，煤柱破壞主要為剪切破壞，失去了傳遞力的作用，并運(yùn)用數(shù)值模擬驗(yàn)證了其正確性。利用數(shù)值模擬研究了在錯(cuò)距一定情況下，隨層間距增大，上部遺留煤柱對(duì)下煤層開(kāi)采影響呈先增大后減小趨勢(shì)，層間距為35 m時(shí)，上覆煤柱對(duì)工作面影響最大，層間距超過(guò)50 m時(shí)，上覆煤柱對(duì)工作面影響不再變化;隨著錯(cuò)距的增大，上覆煤柱集中應(yīng)力對(duì)下部工作面影響逐漸減小，當(dāng)上下兩工作面錯(cuò)距超過(guò)50m時(shí)，上覆煤柱對(duì)下部工作面開(kāi)采不產(chǎn)生影響。
　　基于霍克

4、布朗準(zhǔn)則推導(dǎo)了煤柱塑性區(qū)內(nèi)任意一點(diǎn)應(yīng)力及塑性區(qū)寬度。應(yīng)用彈性力學(xué)解答了煤柱在底板中的傳遞及分布規(guī)律，分析了煤柱集中應(yīng)力對(duì)下部工作面的影響范圍。
　　通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，工作面超前支承壓力影響范圍為40 m，峰值位置為工作面前方12～18m;針對(duì)區(qū)段煤柱引起的強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)問(wèn)題，采用深孔卸壓爆破對(duì)區(qū)段煤柱進(jìn)行爆破弱化處理，改善了煤巖體的物理力學(xué)性質(zhì)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)表明，爆破后煤柱下方垂直應(yīng)力大幅度降低，為爆破前的42％，有效減小了煤柱應(yīng)力集中，達(dá)到