基于HoeK-Brown準(zhǔn)則的多煤層開采煤柱應(yīng)力傳遞規(guī)律研究.pdf

1、本文以大同煤礦集團有限責(zé)任公司晉華宮煤礦307盤區(qū)7＃8705、8707工作面，8＃8707、8709工作面，以及11＃8707、8709工作面為工程研究背景，采用室內(nèi)試驗（巖石物理力學(xué)性質(zhì)測試、相似材料模擬試驗）、理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的研究方法，對基于Hoek-Brown準(zhǔn)則的多煤層開采煤柱應(yīng)力傳遞規(guī)律進行了研究，取得了如下研究成果:
　　分批次對不同損傷程度的堅硬頂板打鉆取芯，通過室內(nèi)單軸壓縮及三軸壓縮試驗獲得了

2、不同損傷狀態(tài)頂板典型巖石（細(xì)砂巖、粉砂巖）基本物理力學(xué)參數(shù)及Hoek-Brown準(zhǔn)則參數(shù)m、s值（表3.4），結(jié)果表明:受采動次數(shù)及開采尺度影響，頂板力學(xué)參數(shù)均呈現(xiàn)不同程度的降低，試件強度與圍壓呈二次、三次函數(shù)關(guān)系，試驗結(jié)果為下一步的相似材料模擬及數(shù)值模擬做準(zhǔn)備。
　　運用相似材料模擬研究了7＃煤柱、8＃煤柱以及11＃煤柱的應(yīng)力傳遞規(guī)律，分析了不同采動階段煤柱承載能力的變化，結(jié)果表明:煤柱寬度為24 m時，兩側(cè)工作面開采之后煤柱應(yīng)

3、力呈對稱“馬鞍”型分布，煤柱破壞主要為剪切破壞，失去了傳遞力的作用，并運用數(shù)值模擬驗證了其正確性。利用數(shù)值模擬研究了在錯距一定情況下，隨層間距增大，上部遺留煤柱對下煤層開采影響呈先增大后減小趨勢，層間距為35 m時，上覆煤柱對工作面影響最大，層間距超過50 m時，上覆煤柱對工作面影響不再變化;隨著錯距的增大，上覆煤柱集中應(yīng)力對下部工作面影響逐漸減小，當(dāng)上下兩工作面錯距超過50m時，上覆煤柱對下部工作面開采不產(chǎn)生影響。
　　基于霍克

4、布朗準(zhǔn)則推導(dǎo)了煤柱塑性區(qū)內(nèi)任意一點應(yīng)力及塑性區(qū)寬度。應(yīng)用彈性力學(xué)解答了煤柱在底板中的傳遞及分布規(guī)律，分析了煤柱集中應(yīng)力對下部工作面的影響范圍。
　　通過現(xiàn)場監(jiān)測，工作面超前支承壓力影響范圍為40 m，峰值位置為工作面前方12～18m;針對區(qū)段煤柱引起的強礦壓顯現(xiàn)問題，采用深孔卸壓爆破對區(qū)段煤柱進行爆破弱化處理，改善了煤巖體的物理力學(xué)性質(zhì)?，F(xiàn)場監(jiān)測表明，爆破后煤柱下方垂直應(yīng)力大幅度降低，為爆破前的42％，有效減小了煤柱應(yīng)力集中，達到