Evolution Laws of Floor Stress and Stability of Floor Roadway Affected by Overhead Mining

Leyes de evolución en el esfuerzo del suelo y de estabilidad de la superficie de una calzada afectada por minería aérea

Este artículo estableció un modelo mecánico de un frente de trabajo aéreo sobre una calzada con base en las condiciones geológicas de la calzada de drenaje de la mina de carbón Xinglongzhuang y se obtuvieron los factores determinantes del esfuerzo inducido por la minería. Parte del estudio examinó la evolución del esfuerzo inducido por minería en el suelo con diferentes distancias horizontales entre el frente de trabajo y la superficie de la calzada a través de una simulación numérica basada en el código de elemento distintivo universal (UDEC, del inglés Universal Distinct Element Code). La estabilidad del suelo también fue analizada. Los resultados de la simulación numérica se verificaron a través de pruebas de campo de la deformación de las rocas circundantes y de las muestras de la calzada de drenaje. Los resultados indican que la superficie de la calzada fue afectada significativamente hasta cierta profundidad y luego el efecto se debilitó a medida que la profundidad se incrementa. Los resultados muestran que la estabilidad de la calzada registró el peor índice de las rocas circundantes durante el tiempo en que el frente de trabajo estuvo cerca de la calzada o tuvo que pasar por la calzada; lo que significó que esta explotación no es segura y necesitó el fortalecimiento de los soportes de la calzada. Los resultados podrían proveer una base científica para determinar las ubicaciones razonables y los soportes adecuados para calzadas en la mina Xinglongzhuan y en otras minas de carbón con medidas de capas similares.

INTRODUCCIÓN

Dado el aumento de la demanda de carbón, se produce un incremento de la profundidad e intensidad de las actividades mineras. Para mejorar la tasa de recuperación de los recursos de carbón y aumentar sus beneficios económicos, se utiliza ampliamente la tecnología de minería aérea. Incluye varias ventajas, como una baja tasa de conducción, una explotación racional de los recursos y un estado de tensión relajada para la calzada, y se aplica especialmente a los filones de carbón de corta distancia y a los filones de carbón gruesos (Kang et al., 2011; Wang et al., 2017).

La minería del carbón induce un reajuste de tensiones y una transferencia de tensiones a la parte más profunda del suelo. La minería aérea afecta significativamente a la calzada del suelo, y las altas tensiones de la minería se concentran en las rocas circundantes de la calzada hasta una cierta profundidad, lo que induce graves deformaciones como caídas del techo, abombamientos del suelo y desprendimientos de las costillas (Wang et al., 2015; Wang et al., 2017; Liu et al., 2017).