边帮煤开采覆岩运移诱发边坡失稳滑移机理及其控制
李俊鹏1
王文才2
王创业2
吴祥业2
1.山西工学院能源工程学院,山西 朔州 036000;内蒙古科技大学矿业与煤炭学院,内蒙古 包头 0140102.内蒙古科技大学矿业与煤炭学院,内蒙古 包头 014010
摘要：露天开采因多因素限制,会形成大量边帮滞留煤,随内排和复垦结束,这些滞留资源会永久损失,造成极大浪费,为降低资源浪费,地下开采被广泛使用,但因边坡存在典型变形破坏和失稳滑移特性,给边帮煤地下开采带来极大安全隐患,严重制约着资源回收.因此,厘清地下开采扰动下采动边坡失稳滑移机理及其控制机制,切实保障边坡稳定性,成为岩土及采矿工程界共同面临的一项重要课题.鉴于此,本文综合运用物理和数值模拟、力学分析等多种手段对边帮煤地下开采下采场覆岩运移规律、采动边坡变形破坏特征、失稳滑移机理及其控制机制进行了研究.取得如下创新成果:建立了边帮煤地下开采双煤层采动物理和数值模型,揭示了采动边坡"横三区"破坏形态的演变规律、形成机制及与采动坡体耦合破坏和失稳滑移之间的关系,明确了下煤层开采易造成坡体形成"圆弧形"滑面、剪切滑移带和局部失稳滑移现象,获得了采动边坡台阶塌陷和张拉、剪切裂缝共存的破坏特征;建立了边帮煤地下开采采动边坡"砌体梁"力学模型,揭示了"砌体梁"动态演化规律及关键岩块B的旋转机制与采动边坡失稳滑移之间的关系,获得了造成采动边坡发生失稳滑移的主要原因是"砌体梁"结构的重复运动、"横三区"结构不断前移及关键岩块B回转失稳形成水平推力的共同作用及"采空塌动—顺层蠕滑—边坡失稳"的滑移机理;提出了从控制"砌体梁"关键岩块B回转的采动边坡失稳滑移控制方法,并进行了分析,得出了采用回填压脚控制方法在遏制水平推力传递的基础上,能有效改变铰接岩块的断裂度,抑制关键岩块B的回转,达到采动边坡失稳滑移的有效控制,基于此进行了工程应用和验证,形成了采动边坡的稳定控制体系,为实现边帮煤安全、高效回收提供保障.
关键词：边帮煤覆岩运移采动边坡砌体梁回填压脚
分类号：TD824(矿山开采)
资助基金：山西省自然科学基金资助项目(202403021222358)山西省高等学校科技创新资助项目(2024L436)山西工学院高层次人才科研启动费资助项目(2024026005)
论文发表日期：2025-05-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 127-143 )
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