超大采高综放开采煤壁板裂化片帮机理研究

doi:10.13545/j.cnki.jmse.2019.0416

采矿与安全工程学报 ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (1): 19-30.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2019.0416

超大采高综放开采煤壁板裂化片帮机理研究

许永祥，王国法，李明忠，徐亚军，周昌台，张金虎

1．中煤科工开采研究院有限公司，北京 100013；2．煤炭科学研究总院开采研究分院，北京 100013； 3．煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013； 4．深圳大学深地科学与绿色能源研究院，广东深圳 518060

出版日期:2021-01-15 发布日期:2021-01-29
作者简介:许永祥(1987— )，男，河南省许昌市人，博士，从事长壁工作面支护技术及装备方面的研究。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2017YFC0804305，2018YFC0604505)；国家自然科学基金项目(51704157)

Mechanism of slabbed spalling failure of the coal face in fully mechanized caving face with super large cutting height

Online:2021-01-15 Published:2021-01-29

摘要/Abstract

摘要： 基于榆神矿区埋深较浅、特厚坚硬煤层开采技术条件，采用现场观测、岩石力学试验和理论分析相结合的方法对特厚坚硬煤层超大采高综放工作面煤壁破坏形式和机理进行研究。现场观测发现煤壁破坏形式以纵向板裂化片帮为主，板裂化片帮破坏特征可分为板状板裂、“洋葱皮状”剥落、弹射型板裂和液压支架护帮板扰动下煤壁板裂化破坏。岩石力学试验表明试样在低围压和卸荷条件下更倾向于发生纵向劈裂破坏。煤壁板裂化片帮是工作面采动高应力卸荷环境下的结构主导型破坏，不同形式的板裂化破坏主要与煤体细观结构和应力环境差异相关。结合煤壁应力环境，从微观和宏观角度对板裂化片帮机理进行分析，采用损伤断裂力学和板结构力学分析并揭示了煤壁板裂化片帮发育过程力学机理，即不连续纵向割理在动、静载荷作用下扩展、贯通而形成板结构，板结构在不同应力环境下发生相应形式的破坏。本研究可丰富板裂化破坏案例及理论，为超大采高工作面煤壁板裂化片帮控制和防治提供理论基础。

关键词: 浅埋深, 特厚煤层, 坚硬煤层, 超大采高, 综放开采, 板裂化片帮

中图分类号:

TD 323

许永祥, 王国法, 李明忠, 徐亚军, 周昌台, 张金虎. 超大采高综放开采煤壁板裂化片帮机理研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2021, 38(1): 19-30.

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超大采高综放开采煤壁板裂化片帮机理研究

Mechanism of slabbed spalling failure of the coal face in fully mechanized caving face with super large cutting height

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