| 端帮开采下煤柱破坏宽度计算及失稳机制研究 |
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| 引用本文： | 王瑞,闫帅,柏建彪,常治国,宋远霸.端帮开采下煤柱破坏宽度计算及失稳机制研究[J].岩土力学,2019,40(8):3167-3180. |
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| 作者姓名： | 王瑞 闫帅 柏建彪 常治国 宋远霸 |
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| 作者单位： | 1. 中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏 徐州 221116；2. 中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州 221116；
3. 新疆工程学院 矿业工程与地质学院，新疆 乌鲁木齐 830091 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（No. 51604268，No. 51574227）；中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主研究课题（No. SKLCRSM18X08）。 |
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| 摘 要： | 针对大型露天矿开采后残存的大量端帮滞留煤进行开采时,确定留设支撑煤柱的合理宽度一直是端帮采煤工艺高效应用推广的突出难题。将端帮开采工作面假定为无限大板上相隔一定间距的共线裂纹,基于断裂力学Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹模型,运用Hoek-Brown与Mohr-Coulomb破坏准则,分析了支撑煤柱边缘的应力分布规律,建立了支撑煤柱边缘破坏区的边界方程,进而得到了不同破坏准则下支撑煤柱破坏宽度的表达式。结合不同破坏准则下支撑煤柱破坏宽度的理论表达式与煤体破坏间所确定的表征其不同状态的3组特征参数,进行了曲线规律显现。依据不同破坏准则下所显现的曲线规律,分析了留设煤柱宽度Wp、采硐宽度We、煤层埋深H及煤层倾角β等独立因素对支撑煤柱破坏宽度rp的影响规律,同时将工程实例数据分别代入不同准则下所得的理论表达式。理论结果和实测数据表明,Hoek-Brown破坏准则的运用更为符合现场煤柱破坏演化规律及适合节理岩体破坏的分析。此外,结合煤柱稳定性研究中的极限破坏理论和渐近破坏理论,描述了煤柱失稳破坏机制及过程。为端帮开采中支撑煤柱的合理宽度设计及煤柱破坏的理论分析中的准则运用提供了新思路,为推广端帮开采工艺的应用提供指导意义。
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| 关 键 词： | 端帮开采 支撑煤柱 断裂力学 破坏宽度 强度准则 裂纹 |
| 收稿时间： | 2018-08-27 |
Theoretical analysis of the destabilization mechanism and the damaged width of rib pillar in open-pit highwall mining |
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| WANG Rui,YAN Shuai,BAI Jian-biao,CHANG Zhi-guo,SONG Yuan-ba.Theoretical analysis of the destabilization mechanism and the damaged width of rib pillar in open-pit highwall mining[J].Rock and Soil Mechanics,2019,40(8):3167-3180. |
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| Authors: | WANG Rui YAN Shuai BAI Jian-biao CHANG Zhi-guo SONG Yuan-ba |
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| Institution: | 1. State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China;
2. School of Mines, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China;
3. School of Mines and Geology, Xinjiang Institute of Engineering, Urumqi, Xinjiang 830091, China |
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| Abstract: | WANG Rui;YAN Shuai;BAI Jian-biao;CHANG Zhi-guo;SONG Yuan-ba(State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu 221116,China;School of Mines,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu 221116,China;School of Mines and Geology,Xinjiang Institute of Engineering,Urumqi,Xinjiang 830091,China) |
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| Keywords: | highwall mining rib pillar fracture mechanics damaged width strength criterion crack |
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