A mechanical analysis of support instability risk along the strike of coalface in thick coal seam with large dip angle: a case study

Análisis mecánico del riesgo de inestabilidad en los apoyos de un frente de trabajo en un filón de carbón espeso con ángulo de inmersión grande: estudio de caso

Estudiar la estabilidad del soporte de un frente de explotación carbonífero bajo las condiciones de un ángulo de inmersión grande (LDA) y una explotación minera alta (LMH) es esencial para garantizar la seguridad y la alta eficiencia minera. Este estudio se basa en el frente de trabajo número #3_up509 de la Mina de Carbón Gaozhuang (GCM) afiliada al área minera de Zaozhuang. Los autores analizaron las características mecánicas de apoyo en un frente de trabajo que cumple con las condiciones LDA y LMH. Con esta base se desarrollaron los modelos mecánicos que permitan al apoyo deslizarse e inclinarse en el área del frente de trabajo. Luego, se analizó la estabilidad del apoyo en el rumbo del frente de trabajo durante un periodo normal de explotación (NMP) y en un período especial de explotación (SMP). Los resultados muestran que la resistencia crítica de la inclinación del apoyo durante el período NMP es de 52.2 kN, y la resistencia crítica del deslizamiento es de 183.75 kN. Y para el período SMP, los valores son 229,7 kN y 4425 kN. Además, se investigó el uso de un apoyo de escudo con dos pies, conocido como ZY6600-25.5/55 (su capacidad de resistencia está calculada en 6600 kN), que funciona bien en los frentes de trabajo. Finalmente se tomaron algunas medidas técnicas como instalar un enclavamiento para amarrar un apoyo y un gato de elevación, lo que incrementa la capacidad de carga del apoyo y optimiza el método de desplazamiento del apoyo, para mejorar la estabilidad general del apoyo en el frente de trabajo carbonífero. El objetivo inicial de seguridad y alta eficiencia minera para el frente de trabajo carbonífero #3_up509 se alcanzó con estas medidas.

Introducción

El carbón sigue siendo la principal fuente de energía en China, ocupando más del 60% del consumo total de energía (Huang et al., 2017; Zhang et al., 2019). Junto con la mejora de la planificación de China sobre las reservas estratégicas de carbón y el agotamiento de los recursos de carbón de alta calidad con buenas condiciones de ocurrencia, la necesidad de extracción de carbón en condiciones geológicas complejas ha ido en aumento. En China, las reservas explotables de filones de carbón de gran inclinación representan aproximadamente el 17 % de las reservas totales de carbón (Chi et al, 2019; Tu et al, 2015; Wu et al, 2000; Wu et al, 2014). Los filones de carbón de gran ángulo de buzamiento (LDACS) se encuentran principalmente en las provincias de Sichuan, Xinjiang, Ningxia, Gansu, Mongolia Interior y Heilongjiang. Debido a una serie de dificultades técnicas, como el violento comportamiento de la presión subterránea, la compleja regla del movimiento de la sobrecarga y el difícil control del techo del carbonero (Tu et al., 2015; Wang et al., 2011; Yun et al., 2017; Yin et al., 2001; Zhang et al., 2019), la técnica de minería para los LDACS está mucho menos desarrollada en comparación con la técnica de minería para los filones de carbón suavemente inclinados.