- Tytuł:
-
Overburden failure and ground pressure behaviour of longwall top coal caving in hard multi-layered roof
Zawał warstw nadkładu w wielowarstwowym stropie i kształtowanie się ciśnienia warstw górnych górotworu w trakcie wybierania ścianowego prowadzonego na zawał - Autorzy:
-
Zhu, Zhijie
Wu, Yunlong
Han, Jun
Chen, Ying - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/219625.pdf
- Data publikacji:
- 2019
- Wydawca:
- Polska Akademia Nauk. Czytelnia Czasopism PAN
- Tematy:
-
strop złożony z wielu warstw skał twardych
zawał warstw nadkładu
zmiany ciśnienia gruntu
zawał stropu skały węglowej w rejonie przodka
multi-layer hard roof
failure of overlying strata
ground pressure behaviour
longwall top coal caving - Opis:
-
In the extra- thick coal seams and multi-layered hard roofs, the longwall hydraulic support yielding, coal face spalling, strong deformations of goaf-side entry, and severe ground pressure dynamic events typically occur at the longwall top coal caving longwall faces. Based on the Key strata theory an over-burden caving model is proposed here to predict the multilayered hard strata behaviour. The proposed model together with the measured stress changes in coal seam and underground observations in Tongxin coal mine provides a new idea to analyse stress changes in coal and help to minimise rock bursts in the multi-layered hard rock ground. Using the proposed primary Key and the sub-Key strata units the model predicts the formation and instability of the overlying strata that leads to abrupt dynamic changes to the surrounding rock stress. The data obtained from the vertical stress monitoring in the 38 m wide coal pillar located adjacent to the longwall face indicates that the Key strata layers have a significant influence on ground behaviour. Sudden dynamically driven unloading of strata was caused by the first caving of the sub-Key strata while reloading of the vertical stress occurred when the goaf overhang of the sub-Key strata failed. Based on this findings several measures were recommended to minimise the undesirable dynamic occurrences including pre-split of the hard Key strata by blasting and using the energy consumption yielding reinforcement to support the damage prone gate road areas. Use of the numerical modelling simulations was suggested to improve the key theory accuracy.
Przy eksploatacji pokładów węgla o dużej miąższości i w warunkach stropu złożonego z wielu warstw górotworu w rejonie przodka ściany występuje szereg niekorzystnych zjawisk dynamicznych skutkujących zmianami ciśnienia górotworu: ugięcie podpór hydraulicznych stabilizujących strop, pękanie skały węglowej w rejonie przodka, silne odkształcenia chodnika od strony zrobów. W oparciu o teorię warstwy kluczowej (o największej nośności), zaproponowano model zawału warstwy nadkładu do prognozowania zachowania wielowarstwowej formacji złożonej ze skał twardych. Zaproponowany model w połączeniu z pomiarami zmian ciśnienia w pokładzie węgla oraz wynikami obserwacji w podziemnej kopalni węgla Tongxin umożliwia analizę zmian ciśnienia w złożu przyczyniając się do redukcji ryzyka wystąpienia tąpnięć w górotworze zbudowanym z wielu warstw skalnych. Uwzględniając charakterystyki podstawowych warstw kluczowych, model umożliwia prognozowanie wystąpienia niestabilności warstw nadkładu, które prowadzić mogą do gwałtownych zmian ciśnienia w otaczających warstwach. Dane z monitoringu naprężeń pionowych rejestrowane w filarze węglowym o szerokości 38 m zlokalizowanym w pobliżu przodka ściany wskazują, że warstwy kluczowe górotworu w zasadniczy sposób warunkują zachowanie się gruntu. Gwałtowne odprężenie warstw górotworu wskutek zjawisk dynamicznych spowodowane zawałem warstwy znajdującej się poniżej warstwy kluczowej przy ponownym obciążeniu wskutek naprężeń pionowych wystąpiło w momencie zawału nawisu górnej ławy warstwy znajdującej się poniżej warstwy kluczowej. W oparciu o te ustalenia, zaproponowano szereg rozwiązań mających na celu zminimalizowanie skutków niekorzystnych zjawisk dynamicznych, w tym wstępne rozszczepienie twardych warstw kluczowych poprzez wybuchy i zabezpieczenie obudową wejść do chodników, które mogłyby ulec uszkodzeniu. Zaproponowano wykorzystanie modelu wraz z symulacjami numerycznymi w celu poprawy dokładności teorii dotyczącej zachowania warstw kluczowych w górotworze. - Źródło:
-
Archives of Mining Sciences; 2019, 64, 3; 575-590
0860-7001 - Pojawia się w:
- Archives of Mining Sciences
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł