残采煤柱下铝土矿柱回采损伤失稳机制

doi:10.13545/j.cnki.jmse.2025.0006

采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (5): 1054-1063.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0006

残采煤柱下铝土矿柱回采损伤失稳机制

朱卫兵1,2,李天宇1,郭春雷1,唐煜1,王昊冉1,徐敬民3

1. 中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116;2. 中国矿业大学江苏省矿山地震监测工程实验室,江苏徐州 221116;3. 东南大学岩土工程研究所,江苏南京 211189

出版日期:2025-09-15 发布日期:2025-09-16
通讯作者: 徐敬民，E-mail：jingmin-xu@seu.edu.cn，Tel：15605209790
作者简介: 朱卫兵(1978— ),男,江苏省南通市人,博士,教授,从事煤矿岩层移动与绿色开采技术方面的研究。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2021YFC2902101);国家自然科学基金项目(52074265)

Mechanism of damage and instability of bauxite pillar mining under residual coal pillars

Online:2025-09-15 Published:2025-09-16

摘要/Abstract

摘要： 以山西吕梁兴县地区煤下铝资源为研究对象,采用理论分析、物理模型试验与数值模拟方法,系统研究了上覆残采煤柱下铝土矿柱的失稳致灾机理及其影响因素。研究结果表明：上覆残采煤柱宽度和煤铝层间距是影响铝土矿柱稳定性的关键因素;当煤铝层间距较小时,因上覆残采煤柱底板集中应力、矿柱应力集中及超前支承应力的叠加效应,铝土矿柱群易发生高应力集中与冲击失稳;当煤铝层间距大于18.5 m或残采煤柱宽度大于40 m时,铝土矿柱的应力集中效应才显著降低,稳定性得以提升,厘清了残采煤柱下铝土矿柱集中应力的动态变化规律。据此,鉴于兴县某矿煤铝实际最小层间距为28.2 m,认为下行开采铝土层是安全的。分析了煤下铝矿柱回采接近至上覆煤柱边界时,若上覆老采空区下的矿柱群无法有效分担载荷,会导致矿柱群链式失稳及层间岩层近45°斜式剪切破坏特征,揭示了残采煤柱下铝土矿柱失稳机制。提出了煤铝共采条件下的安全防控措施,为复杂煤铝叠置资源的安全高效开采提供了理论支撑和工程参考。

关键词: 煤铝共采, 煤柱, 矿柱失稳, 应力集中, 塑性区, 近距离煤层

中图分类号:

TD 353

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残采煤柱下铝土矿柱回采损伤失稳机制

Mechanism of damage and instability of bauxite pillar mining under residual coal pillars

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