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Study on the sustaining effect of concrete-filled steel tubular supports in deep mining roadways
Arabian Journal of Geosciences ( IF 1.827 ) Pub Date : 2020-10-14 , DOI: 10.1007/s12517-020-06106-y
Xiang-song Kong , Ren-liang Shan , Hong-hu Yuan , Yu-hang Xiao , Xiao-sheng He , Tian-tian Bao

Coal production under deep mining conditions is jeopardized by the stability loss of mining roadways: their adequate support has become an urgent technological and economic problem. In this study, a concrete-filled steel tubular (CFST) support applicable to deep mining roadway was proposed, and the related stress state was theoretically analyzed. For a deep mining roadway, the numerical model based on the commercial FLAC3D software package was developed and used to calculate the deep mining roadway behavior with and without the proposed CFST support. Using the self-developed nested similarity simulation experimental system, the physical similarity model of a deep mining roadway was elaborated. The stability loss process in the unsupported roadway, as well as the sustaining effect of support on stresses, deformation, and collapse behavior of the surrounding rock, was investigated in depth. According to the Mohr-Coulomb criterion, the stability loss mechanism in deep mining roadways and the sustaining effect of the CFST support were explored from the perspective of the Mohr circle evolution. The results obtained strongly indicate that the CFST support exerts a strong radial sustaining force on the surrounding rock surface in a deep roadway, increasing its minimum principal stress and reducing the respective stress concentration. The resulting reduction of the Mohr circle diameter implies that the roadway under study remained under safe conditions below the failure envelope. Finally, the feasibility of the CFST support was validated via the field test, which proved the adequate control of stability of the surrounding rock in a deep mining roadway.



中文翻译:

钢管混凝土支架在深部巷道中的支护效果研究

采矿巷道的稳定性损失危及深部开采条件下的煤炭生产:充分的支持已成为迫在眉睫的技术和经济问题。本研究提出了一种适用于深部采矿巷道的钢管混凝土支撑,并从理论上分析了相关的应力状态。对于深部采矿巷道,开发了基于商业FLAC3D软件包的数值模型,并在有或没有建议的CFST支持的情况下将其用于计算深部采矿巷道的行为。利用自行开发的嵌套相似性模拟实验系统,阐述了深部巷道的物理相似性模型。无支撑巷道的稳定性损失过程,以及支撑对应力,变形,深入研究了围岩的破坏行为。根据Mohr-Coulomb准则,从Mohr圆演化的角度探讨了深部巷道的稳定性损失机理和CFST支架的维持效果。获得的结果有力地表明,CFST支架在深巷道中的围岩表面上施加了强大的径向支撑力,从而增加了其最小主应力并降低了各自的应力集中。莫尔圆直径的减小表明所研究的巷道保持在破坏范围以下的安全条件下。最后,通过现场试验验证了CFST支架的可行性,证明了在深部采矿巷道中对围岩稳定性的充分控制。被深入调查。根据Mohr-Coulomb准则,从Mohr圆演化的角度探讨了深部巷道的稳定性损失机理和CFST支架的维持效果。获得的结果有力地表明,CFST支架在深巷道中的围岩表面上施加了强大的径向支撑力,从而增加了其最小主应力并降低了各自的应力集中。莫尔圆直径的减小表明所研究的巷道保持在破坏范围以下的安全条件下。最后,通过现场试验验证了CFST支架的可行性,证明了在深部采矿巷道中对围岩稳定性的充分控制。被深入调查。根据Mohr-Coulomb准则,从Mohr圆演化的角度探讨了深部巷道的稳定性损失机理和CFST支架的维持效果。获得的结果有力地表明,CFST支架在深巷道中的围岩表面上施加了强大的径向支撑力,从而增加了其最小主应力并降低了各自的应力集中。莫尔圆直径的减小表明所研究的巷道保持在破坏范围以下的安全条件下。最后,通过现场试验验证了CFST支架的可行性,证明了在深部采矿巷道中对围岩稳定性的充分控制。根据Mohr-Coulomb准则,从Mohr圆演化的角度探讨了深部巷道的稳定性损失机理和CFST支架的维持效果。获得的结果有力地表明,CFST支架在深巷道中的围岩表面上施加了强大的径向支撑力,从而增加了其最小主应力并降低了各自的应力集中。莫尔圆直径的减小表明所研究的巷道保持在破坏范围以下的安全条件下。最后,通过现场试验验证了CFST支架的可行性,证明了在深部采矿巷道中对围岩稳定性的充分控制。根据Mohr-Coulomb准则,从Mohr圆演化的角度探讨了深部巷道的稳定性损失机理和CFST支架的维持效果。获得的结果有力地表明,CFST支架在深巷道中的围岩表面上施加了强大的径向支撑力,从而增加了其最小主应力并降低了各自的应力集中。莫尔圆直径的减小表明所研究的巷道保持在破坏范围以下的安全条件下。最后,通过现场试验验证了CFST支架的可行性,证明了在深部采矿巷道中对围岩稳定性的充分控制。从莫尔圈演化的角度探讨了深部开采巷道的稳定性损失机理和CFST支架的维持效果。获得的结果有力地表明,CFST支架在深巷道中的围岩表面上施加了强大的径向支撑力,从而增加了其最小主应力并降低了各自的应力集中。莫尔圆直径的减小表明所研究的巷道保持在破坏范围以下的安全条件下。最后,通过现场试验验证了CFST支架的可行性,证明了在深部采矿巷道中对围岩稳定性的充分控制。从莫尔圈演化的角度探讨了深部开采巷道的稳定性损失机理和CFST支架的维持效果。获得的结果有力地表明,CFST支架在深巷道中的围岩表面上施加了强大的径向支撑力,从而增加了其最小主应力并降低了各自的应力集中。莫尔圆直径的减小表明所研究的巷道保持在破坏范围以下的安全条件下。最后,通过现场试验验证了CFST支架的可行性,证明了在深部采矿巷道中对围岩稳定性的充分控制。获得的结果有力地表明,CFST支架在深巷道中的围岩表面上施加了强大的径向支撑力,从而增加了其最小主应力并降低了各自的应力集中。莫尔圆直径的减小表明所研究的巷道保持在破坏范围以下的安全条件下。最后,通过现场试验验证了CFST支架的可行性,证明了在深部采矿巷道中对围岩稳定性的充分控制。获得的结果有力地表明,CFST支架在深巷道中的围岩表面上施加了强大的径向支撑力,从而增加了其最小主应力并降低了各自的应力集中。莫尔圆直径的减小表明所研究的巷道保持在破坏范围以下的安全条件下。最后,通过现场试验验证了CFST支架的可行性,证明了在深部采矿巷道中对围岩稳定性的充分控制。莫尔圆直径的减小表明所研究的巷道保持在破坏范围以下的安全条件下。最后,通过现场试验验证了CFST支架的可行性,证明了在深部采矿巷道中对围岩稳定性的充分控制。莫尔圆直径的减小表明所研究的巷道保持在破坏范围以下的安全条件下。最后,通过现场试验验证了CFST支架的可行性,证明了在深部采矿巷道中对围岩稳定性的充分控制。

更新日期:2020-10-14
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