【摘要】：對我國現(xiàn)有的大型露天煤礦的端幫滯留煤量進行現(xiàn)場調(diào)查和統(tǒng)計,端幫滯留煤炭的總量達到數(shù)十億噸。利用端幫采煤機工藝對我國露天礦端幫滯留煤進行開采時,保留的條帶支撐煤柱的失穩(wěn)機理尚未明確,已成為制約該工藝安全、高效應(yīng)用的突出難題。本文對端幫開采中卡車動載及邊坡靜載作用下的煤柱失穩(wěn)機理進行了深入研究,提出了煤柱寬度的設(shè)計方法,這對于我國露天煤炭資源科學(xué)開采具有極其重要的意義。本文取得的主要研究成果如下:(1)基于端幫開采中條帶支撐煤柱的承載模型,結(jié)合尖點突變理論,同時考慮煤柱安全系數(shù)的要求,建立了煤柱穩(wěn)定性的判據(jù)公式。煤柱的失穩(wěn)判據(jù)主要由煤柱塑性區(qū)寬度、煤柱極限應(yīng)力和煤柱在載荷作用下的壓縮量這三個因素決定。(2)基于極限平衡理論,對支撐煤柱的極限應(yīng)力進行分析,得出了采硐兩側(cè)煤柱的塑性區(qū)寬度的計算公式;基于溫克爾地基梁理論,建立了端幫開采下由煤柱和頂板構(gòu)成的彈性地基梁模型,提出了煤柱在載荷作用下的壓縮量計算公式。(3)隨著煤柱寬度的增加,煤柱塑性區(qū)寬度近似呈線性減小趨勢;動靜載荷作用下煤柱總壓縮量近似呈反函數(shù)型減小的趨勢。煤柱壓縮量中上覆巖層與卡車靜載產(chǎn)生的煤柱壓縮量起決定性作用。(4)對埋深122 m、厚3 m的煤層運用端幫采煤機進行開采。根據(jù)所建的端幫開采系統(tǒng)煤柱失穩(wěn)模型,計算得到:當(dāng)采硐寬度為3 m時,支撐煤柱的合理寬度至少為1.3 m,此時煤柱的安全系數(shù)為1.3。(5)基于端幫開采的數(shù)值計算模型,對經(jīng)理論計算所得的煤柱寬度的合理性進行了數(shù)值分析。由分析結(jié)果可知:煤柱寬度取為理論模型所得的計算值時,煤柱群中的煤柱未產(chǎn)生貫通的塑性區(qū),端幫整體邊坡也未產(chǎn)生明顯的塑性區(qū),因此在此開采條件下煤柱及端幫邊坡均處于穩(wěn)定狀態(tài)。研究成果可為端幫開采下條帶支撐煤柱的穩(wěn)定性分析提供重要參考。
【圖文】：

1 緒論用下條帶煤柱的穩(wěn)定。在過去的研究中，國內(nèi)外學(xué)者對條性規(guī)律等方面以及動靜載荷下的煤巖的穩(wěn)定性方面進行了礦端幫滯留煤開采工藝統(tǒng)露天采礦設(shè)計理論，如圖 1-1 和圖 1-2 所示，近水平大運輸線路通常設(shè)置于兩端幫上，導(dǎo)致形成的端幫邊坡角會會造成大量的煤炭資源被端幫邊坡壓占[3, 4]，如圖 1-3 所作幫的不斷推進，被端幫邊坡壓占的煤炭將被內(nèi)排土場重等因素，將來難以進行二次開采。這些被露天礦端幫邊坡重新掩埋而永久損失的煤炭資源稱之為露天礦端幫滯留煤

礦端幫滯留煤開采工藝統(tǒng)露天采礦設(shè)計理論，，如圖 1-1 和圖 1-2 所示，近水平大運輸線路通常設(shè)置于兩端幫上，導(dǎo)致形成的端幫邊坡角會會造成大量的煤炭資源被端幫邊坡壓占[3, 4]，如圖 1-3 所作幫的不斷推進，被端幫邊坡壓占的煤炭將被內(nèi)排土場重等因素，將來難以進行二次開采。這些被露天礦端幫邊坡重新掩埋而永久損失的煤炭資源稱之為露天礦端幫滯留煤圖 1-1 露天煤礦采坑Figure 1-1 The open-pit mine
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD824

【參考文獻】

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本文編號：2596408