煤矿地下水库煤柱坝体宽度设计

论文摘要

地下水库储水技术已成为西部矿区实现煤炭高效开采与水资源保护并重的重要途径之一,而煤柱坝体的稳定性是地下水库设计中极其重要的部分,对地下水库稳定性起决定性作用。煤柱坝体既要保证煤炭安全开采,也要保障地下水库安全运行。地下水库煤柱坝体的稳定不仅与埋深、采动应力、地质构造等工程地质条件有关,也与水作用下的弱化作用密切相关。为研究煤矿地下水库煤柱坝体在水作用下强度弱化规律,选取西部矿区麻地梁矿5煤为研究对象,开展煤样无损浸水试验和不同含水率及反复浸水条件下单轴压缩试验。研究得到:不同含水率的煤样在0～20 h内,含水率快速增长; 20 h之后,含水率增长变缓,在20～70 h,含水率慢速增长;在70～140 h,煤样含水率增长接近稳定;煤样含水率随着浸水时间的增加而增加,但增幅逐渐减少,最终趋于稳定;随着含水率(浸水次数)的增多,煤样单轴抗压强度逐渐降低,峰值应变逐渐增大,弹性模量逐渐降低。相较于干燥煤样,初次饱水煤样、浸水3次煤样单轴抗压强度分别降低了27.1%,50.0%,弹性模量分别降低34.6%,58.5%。结合实验室试验结果,运用弹塑性力学理论探讨了煤柱坝体在不同含水率下破坏区、塑性区宽度,开展了考虑覆岩压力、水压力以及水的弱化作用下煤柱坝体宽度设计研究,并结合麻地梁矿的工程地质条件,对其地下水库坝体的宽度进行了设计。同时,进一步分析了煤柱坝体宽度的影响因素,得到含水率、埋深、煤层采厚均对煤柱坝体宽度有很大影响。

论文目录

• 1 试验设计
•   1.1 煤样无损浸水试验
•   1.2 煤样单轴压缩试验
• 2 水作用下煤样强度弱化特征
• 3 地下水库煤柱坝体稳定性分析
•   3.1 基于弹塑性变形的地下水库煤柱坝体宽度
•     3.1.1 载荷作用下煤体的塑性软化特征
•     3.1.2 煤柱坝体弹塑性变形区宽度计算
•   3.2 工程应用及煤柱坝体非弹性区宽度影响因素
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 姚强岭,郝琪,陈翔宇,周保精,方杰

关键词: 地下水库,煤柱坝体,含水率,生态脆弱矿区,保水采煤

来源: 煤炭学报 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,中国矿业大学矿业工程学院,山西工程技术学院

基金: 国家重点研发计划资助项目(2018YFC0604703),煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室资助项目(SHJT-16-30.12,SHGF-16-18)

分类号: TD82

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.6012

页码: 891-899

总页数: 9

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