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深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究

深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究

深部条带煤柱的长期稳定性是煤炭资源安全开采与矿井可持续发展的关键问题之一。随着浅层煤炭资源的逐渐枯竭,深部开采已成为煤炭工业的重要发展方向。深部高地应力、复杂地质条件及时间效应等因素使得煤柱的长期稳定性面临严峻挑战。本文基于工程和技术研究与试验发展,系统探讨了深部条带煤柱长期稳定性的基础实验研究,旨在为深部煤炭资源的高效安全开采提供理论依据和技术支持。

在深部开采环境中,条带煤柱作为支撑结构,其稳定性直接关系到矿井的整体安全。长期稳定性研究不仅需要考虑煤柱的瞬时力学性能,还需关注其在长期荷载作用下的蠕变特性、变形机制及强度衰减规律。通过室内实验,模拟深部高地应力条件,对煤柱试件进行单轴和三轴压缩试验,分析其应力-应变关系、破坏模式及长期强度变化。实验结果表明,深部煤柱在长期荷载下表现出明显的蠕变行为,其变形可分为衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变三个阶段,且随应力水平升高,蠕变速率显著增加。

为进一步评估煤柱的长期稳定性,研究采用了声发射监测、数字图像相关技术等先进手段,实时捕捉煤柱内部裂纹扩展与损伤演化过程。实验发现,煤柱的长期破坏往往源于微观裂纹的累积与贯通,时间效应显著降低了煤柱的承载能力。基于实验数据,建立了考虑时间效应的煤柱长期强度模型,该模型能够预测不同应力条件下煤柱的服役寿命,为工程设计提供量化依据。

工程应用方面,研究成果已应用于多个深部矿井的煤柱设计与优化中。通过调整煤柱宽度、采留比等参数,并结合监测数据反馈,有效提升了煤柱的长期稳定性,减少了顶板垮落和巷道变形等灾害风险。研究还促进了相关技术的发展,如新型支护材料的研发与智能监测系统的集成,进一步增强了深部开采的安全性与经济性。

深部条带煤柱长期稳定性的基础实验研究是工程和技术研究的重要组成部分。通过系统实验与理论分析,不仅深化了对煤柱长期力学行为的认识,还为实际工程提供了可靠的技术支持。随着实验技术的不断进步和多学科交叉融合,深部煤柱稳定性研究将更加精细化、智能化,助力煤炭工业的绿色、安全、高效发展。

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更新时间:2025-11-29 15:59:15

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