深部条带煤柱蠕变支撑效应研究

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1、深部条带煤柱蠕变支撑效应研究陈绍杰「2,郭惟嘉】，程国强J赵铁鹏I(1.山东科技大学矿山灾害预防控制国家重点实验室，青岛266510;2.中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家实验室，武汉430071)摘要：为研究深部条带煤柱蠕变支撑效应，对岱庄煤矿3上煤进行了蠕变试验。以试验结果为基础，采用LS-DYNA数值方法分析了深部煤柱的蠕变支撑效应。结果表明，该煤岩环向起始蠕变应力3.061MPa远远低于轴向起始蠕变应力7.020MPa;蠕变强度为9.327MPa,蠕变系数为0.647;结合蠕变试验结果，采用

2、LS-DYNA可以较好的模拟深部条带煤柱的蠕变支撑效应；模拟的条带煤柱呈现出明显的流变性，在工作面开采后煤柱状态仍然会发生较大变化；在上覆岩层的作用下，该煤柱变形在15-16个月后不再变化，煤柱能够保持长期稳定状态。关键词：蠕变试验；深部煤柱；LS-DYNA;数值模拟；蠕变支撑效应中图分类号：TD32ResearchonCreepSupportingEffectofDeepStripPillarCHENShao-jielb2,GUOWei-jia1,CHENGGuo-qiang1,ZHAOTie-peng1(1

3、.StateKeyLaboratoryofMineDisasterPreventionandControl,Qingdao266510;2.StateKeyLaboratoryofGcomcchanicsandGeotechnicalEngineering,InstituteofRockandSoilMechanics,ChineseAcademyofSciences,Wuhan430071)Abstract:Inordertostudythecreepsupportingeffectofdeepstrippi

4、llar,creeptestoftheNo.3-upcoalsamplesofDaizhuangCoalMineiscarriedout.Basedontheexperimentresults,thecreepsupportingeffectofdeepcoalpillarisanalyzedwithLS-DYNAsoftware.Theresultsshowthatthecircumferentialinitialcreepstressofthesampleis3.061MPaanditisfarbelowt

5、heaxialinitialcreepstress.020MPa.Inaddition,thecreepstrengthis9.327MPaandthecreepcoefficientis0.647.ThecreepsupportingeffectofdeepstrippillarcanbesimulatedexcellentlywithLS-DYNAsoftwarecorrespondingwithtestresults・Stressanddeformationinsimulatedstrippillarsh

6、owevidentrheology.Thesituationofpillarchangesgreatlyafterthecoalfaceextracted.Undertheeffectoftheoverlyingstrata,thedeformationofcoalpillarissustainedwithin15~16months,thenthepillarisabletomaintainlongstability.Keywords:Creeptest;Deeppillar;LS-DYNAsoftware;N

7、umericalsimulation;Creepsupportingeffect0引言采矿工程中盂留设大量煤柱用于不同目的，如控制地表下沉、支撑顶板、保护巷道、隔离水沙及其它灾害。随着采深增加，留设的煤柱也会越来越人，其受力状态、空间系统结构、力学性质均发牛了极人的甚至本质的变化，合理的进行深井煤柱设讣，确保深井煤柱的长期支撑能力，对于多回收煤炭资源、安全开采和保护地表地貌形态至关重要。部分煤柱在开采期间能够支撑上覆岩层，但随着时间的推移，煤柱内核区剩余太小而不能继续承载上覆岩层的重量时，煤柱将会失稳、破坏、坍

8、塌。部分开采方法中，一处煤柱失稳就可能会导致相邻煤柱的连续过载失稳,从而引起煤柱失稳的哆米诺”效应,导致巨大灾难。例如1960年1刀南非Coalbrook煤矿900多煤柱连续失稳导致437人死亡。同时，随基金项目：山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(BS2010NJ013),教育部I#士学科点专项科研基金(20103718110001),III东省高等学校科技计划项目(J10LE04)