Estudo sobre a lei de ruptura da rocha circundante em veios de carvão inclinados com entrada lateral

Jul 25, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 973 (2023) Citar este artigo

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Visando o problema de controle de estabilidade da rocha circundante no processo de mineração ascendente da retenção de entrada do lado do veio de carvão inclinado, a retenção da entrada do lado do gob da face de trabalho 5449 na mina de carvão de Beipingdong é tomada como pano de fundo da pesquisa. Com base no estudo do modelo teórico de retenção de entrada do lado do gob, a lei do movimento de sobrecarga e deformação da rocha circundante no processo de retenção de entrada do lado do gob é obtida através de experimento de simulação semelhante e análise de simulação numérica, e o esquema de otimização ideal de suporte estrutura é apresentada. Os principais resultados da pesquisa são os seguintes: no processo de mineração de veios de carvão, o centro de gravidade dos estratos sobrejacentes em toda a face de trabalho se deslocará para o lado do goaf, e a estrutura de suporte composta pelo corpo de enchimento à beira da estrada e pelo parafuso efetivamente inibe a deformação da via, na qual o corpo de enchimento da beira da estrada desempenha um papel fundamental; o parafuso superior suporta maior tensão do que o parafuso lateral no processo de mineração, de modo que o parafuso superior mantém principalmente a estabilidade da estrada, e o parafuso lateral desempenha o papel de fortalecer a lateral e evitar a extrusão. A largura do corpo de enchimento à beira da estrada deve ser de cerca de 2,5 m, e a faixa de falha plástica pode ser bem controlada sob esta largura.

A tecnologia de retenção de faixas ao longo do goaf trouxe vantagens técnicas e benefícios económicos mais favoráveis ​​para a mineração de carvão na China e é um grande avanço na manutenção de faixas sem pilares de carvão1,2. Os estudiosos chineses realizaram um grande número de estudos sobre a aplicação desta tecnologia sob diferentes ângulos. A equipe He3,4,5 estabeleceu um modelo mecânico de "estrutura rochosa circundante - corpo de suporte lateral da estrada" sob diferentes posições do telhado e, com base neste modelo, propôs as tecnologias de controle da rocha circundante para corte do telhado e alívio de pressão, como pré-divisão concentrada detonação, cabo de ancoragem de grande deformação com resistência constante e pilares únicos densos ao lado da estrada, que estabeleceram as bases para a implementação bem-sucedida do corte do telhado e alívio de pressão ao longo do goaf. Zhu6 e outros estabeleceram o modelo de análise de confiabilidade da estrutura de suporte para retenção de entrada lateral de gob em escavações de carvão totalmente mecanizadas de acordo com a grande deformação da rocha circundante e muitas variáveis ​​aleatórias nos parâmetros mecânicos da rocha circundante, e obtiveram a fórmula de cálculo para o confiabilidade da estrutura de suporte. Zhang7,8,9,10 usou parafusos "três altos" + viga de cabo de ancoragem para suporte inicial, viga de cabo de ancoragem + rejunte para reforço avançado, viga de aço em forma de I + viga de telhado articulada para suporte auxiliar, bombeamento de material de pasta e enchimento para construção a parede na retenção da entrada lateral do gob da estrada de rocha macia com alta pressão no solo em um poço de 1000 m de profundidade, controlando efetivamente a deformação severa da lateral e do teto da retenção da entrada lateral do gob em profundidade. Hua11,12,13 conduziu um estudo aprofundado sobre o mecanismo de deformação e falha da rocha circundante da entrada lateral do gob sob a condição de telhado composto de poço profundo e propôs contramedidas de suporte e esquemas técnicos de "fortalecimento passo a passo em todos os estágios " e "reforço da proteção da superfície" para entrada lateral do gob sob a condição de telhado composto de poço profundo, que alcançaram bons resultados na produção. Ao mesmo tempo, especialistas nacionais e estrangeiros também obtiveram conquistas frutíferas nos aspectos de desastre dinâmico14,15, suporte lateral de estradas16,17 e controle de deformação de rochas ao redor de estradas18,19,20 no processo de retenção de entrada lateral de gob.

Pode-se observar que a retenção da entrada lateral ainda é uma tecnologia de mineração segura e eficiente na futura mineração de carvão 21,22,23, mas ainda existem muitos problemas técnicos nesta tecnologia sob condições geológicas complexas, alta pressão dinâmica no profundas e outras condições. Portanto, este artigo toma como pano de fundo a face de trabalho da retenção da entrada lateral do gob para mineração ascendente de um veio de carvão inclinado na mina de carvão de Beipingdong, estuda a lei de falha da rocha circundante na retenção da entrada lateral do gob para mineração ascendente de veios de carvão inclinados, e otimiza a estrutura de suporte com base na lei de deformação e falha da rocha circundante, fornece ideias para mineração segura de entrada lateral de goaf em camadas de carvão inclinadas semelhantes.