煤炭科学技术

作者：姜聚宇, 路烨, 曹兰柱, 付天光, 王东, 王来贵, 蔡明祥, 李磊,

关键词：露天开采, 动静载荷, 端帮开采, 支撑煤柱, 参数设计,

应用端帮采煤机开采工艺回收端帮压覆滞留煤资源时，支撑煤柱合理宽度的确定是影响其安全、高效推广应用的一个关键性要素，尤其是考虑爆破振动效应对支撑煤柱稳定性的影响。以平朔安太堡露天矿南端帮为工程背景，采用现场测振试验、理论分析、数值计算研究边坡三角载荷和爆破振动作用下端帮开采支撑煤柱稳定性及其参数设计方法。基于极限平衡理论和尖点突变理论，运用Mohr-Coulomb屈服准则，分析了煤柱弹塑性区分布规律；建立了受采高、采宽、上覆岩层载荷应力、煤柱黏聚力与内摩擦角等因素影响下的煤柱极限强度函数表达式；建立了不同安全储备系数条件下煤柱最大允许塑性屈服区宽度及煤柱留设宽度计算式。建立了支撑煤柱三维简谐振动响应模型，研究了单响药量、高程差、爆心水平距等爆破参数对煤柱瞬时最大动应力响应影响规律，揭示了爆破动载效应对支撑煤柱塑性区宽度和稳定性的影响机制，提出了爆破动载作用下支撑煤柱参数设计方法。研究结果表明：爆破振动对支撑煤柱稳定性影响较大，爆破动载作用下煤柱瞬时最大动应力响应与单响药量呈正相关关系、与高程差和水平距离呈负相关关系。随煤柱瞬时最大动应力响应增加，煤柱塑性区宽度呈正比例增大，煤柱安全系数以近似线性规律衰减。确定动−静载下煤柱留设宽度为5 m，经工程实践，验证了其合理性。

来源：2023年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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