不同含水率条带煤柱稳定性研究

采矿与安全工程学报 ›› 2016, Vol. 33 ›› Issue (1): 42-48.

不同含水率条带煤柱稳定性研究

1．山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地，山东青岛 266590； 2．济宁能源发展集团有限公司阳城煤矿，山东济宁 272502

收稿日期:2014-05-12 出版日期:2016-01-15 发布日期:2016-03-01
作者简介:杨永杰(1964—)，男，山东省新泰市人，教授，博士生导师，从事岩石力学及矿山压力方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51379116)；山东省自然科学基金项目(ZR2011EEM019，ZR2013EEZ001)

Study on stability of strip coal pillar with different moisture content

Received:2014-05-12 Online:2016-01-15 Published:2016-03-01

摘要/Abstract

摘要： 煤层的富水性明显影响高应力作用下条带煤柱的稳定性，为研究含水率对条带煤柱蠕变特性的影响，首先对不同含水率的煤样进行蠕变试验，结果表明，含水率对煤样蠕变特性具有明显的影响，含水率越大，煤样的蠕变变形量越大，其蠕变门槛值、蠕变强度及蠕变系数越低。蠕变试验拟合结果表明，采用改进的 Burgers 模型能够较好地描述煤的蠕变力学特性。以蠕变试验结果为基础，采用 FLAC3D 数值模拟软件对不同含水率条带煤柱的蠕变特性及稳定性进行了模拟分析。随含水率增大，应力峰值距煤壁距离增加，煤柱塑性区增大；同时，煤柱垂直应力变小，蠕变变形量增大，其承载能力降低，煤柱进入长期稳定状态的时间加长。数值模拟结果表明，在其他条件相同的情况下，煤柱含水率为 0.78%，1.07%及 1.36%时，煤柱塑性区宽度分别为 10，12， 16 m，其进入长期稳定状态的时间分别为 18，24及 36个月。

关键词: 含水率, 蠕变试验, 数值模拟, 条带煤柱, 稳定性

Abstract: The stability of strip coal pillar under high stress is obviously affected by water abundance of coal seam. In order to study the influence of moisture content on creep characteristics of strip coal pillar, creep tests of coal specimens with different moisture content have been carried out firstly, and the results have revealed that moisture content has obvious influence on creep characteristics of coal speci- mens, to be more specific, with the increase of moisture content, the creep deformation gets bigger, but the creep threshold value, the creep strength and the creep coefficient get lower. The fitting results of creep tests have shown that the creep mechanical properties of coal can be well described with the im- proved Burgers model. Based on the creep test results, the creep characteristics and stability of strip coal pillar with different moisture content have been analyzed with the FLAC3D numerical simulation soft- ware. With the increase of moisture content, the distance between the peak stress position and the strip coal pillar boundary will increase, so will the plastic zone of the strip coal pillar; meanwhile, the vertical stress of coal pillar and the creep deformation will decrease, but the bearing capacity of coal pillar will reduce, and the time the strip coal pillar using to gets into long-term stability state will in- crease. The simulated results have indicated that when the moisture content is 0.78%, 1.07% and 1.36%, the widths of plastic zone of the strip coal pillar are 10, 12 and 16 m respectively and the period the strip coal pillar gets into long-term stability is 18, 24 and 36 months respectively when other conditions remain unchanged.

Key words: moisture content, creep test, numerical simulation, strip coal pillar, stability

杨永杰, 赵南南, 马德鹏, 张福俊. 不同含水率条带煤柱稳定性研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2016, 33(1): 42-48.

YANG Yong-Jie, ZHAO Nan-Nan, MA De-Peng, ZHANG Fu-Jun. Study on stability of strip coal pillar with different moisture content[J]. Journal of Mining & Safety Engineering, 2016, 33(1): 42-48.

[1]	袁超，张建国，王卫军，吕有厂，郭建伟，曹其俭，李文超. 基于塑性区分布形态的软弱破碎巷道围岩控制原理研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(3): 451-460.
[2]	潘卫东，姜鹏，许延春，李江华. 薄基岩近距离煤层开采“水-岩”致灾演变模型及规律研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(3): 543-552.
[3]	何青源，李迎春，周保精，吴保杨，张晓悟，张帅. 静态压剪载荷下岩石力学特征研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(3): 586-593.
[4]	蒋威，鞠文君，汪占领，张镇. 厚硬基本顶综放沿空巷道受载变形机制研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(2): 319-326.
[5]	袁永，袁超峰，朱成，王鹏. 深部大断面硐室围岩变形柱体力学模型及其应用研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(2): 338-348.
[6]	谭云亮，范德源，刘学生，李先锋，马庆，王洪磊，范文昌. 煤矿超大断面硐室判别方法及其工程特征[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(1): 23-31.
[7]	郭广礼，郭凯凯，张国建，李怀展，胡绍豪. 深部带状充填开采复合承载体变形特征研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(1): 101-109.
[8]	岳晓明，肖翠翠，叶美，刘子婧，安兆阳，欧阳神央. 新型矸石聚合物材料制备及其性能分析[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(1): 169-175.
[9]	张悦刊，曹井振，刘培坤，李晓宇，杨兴华，王辉. 具有W型反射盘的新型干扰床分级机性能分析[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(1): 207-214.
[10]	吕可，王金安，李鹏波. 冲击地压巷道周边动力放大效应及支护参数调控策略[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(6): 1168-1177.
[11]	宋卫华，邸春雷，闫万俊，邓兆睿. 大断面矩形巷道过陷落柱构造带支护技术[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(6): 1178-1185.
[12]	贾林刚，张华兴. 长壁充填开采充填体稳定性研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(6): 1234-1239.
[13]	曹帅，薛改利，宋卫东,. 组合胶结充填体力学特性试验与应用研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(3): 601-608.
[14]	辛亚军，吕鑫，郝海春，董帅，姬红英. 劈裂损伤岩石胶结强化的蠕变特性与失稳模式[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(3): 617-625.
[15]	谢生荣，郜明明，陈冬冬，岳帅帅，潘浩，曾俊超，索海翔. 充填开采采场球应力壳分布及演化规律研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(1): 16-23.