急傾斜特厚煤層分層開采后的覆巖破壞特征研究

李浩建

摘 要：特厚急傾斜煤層水平分層開采在采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、老頂結(jié)構(gòu)分析等方面已經(jīng)取得了一些重要進(jìn)展，對特厚急傾斜煤層安全開采起到了積極的作用。但由于特厚急傾斜煤層巖移觀測資料極少，現(xiàn)有的急傾斜預(yù)計(jì)模型都無法反映該條件下開采的力學(xué)機(jī)制，導(dǎo)致其在進(jìn)行地表沉陷預(yù)計(jì)時(shí)的精度較低，嚴(yán)重影響了特厚急傾斜煤層水平分層開采條件下“三下”采煤的生產(chǎn)實(shí)踐。因此，要保持特厚急傾斜煤層分層開采條件下的安全開采，需要深入研究其開采后的覆巖破壞與地表移動(dòng)特征，從而更有效的指導(dǎo)現(xiàn)場工程應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 急傾斜特厚煤層 分層開采 研究

中圖分類號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

Summary of special thick horizontal stratification Steep Seam in stope mining laws of strata behavior， structural analysis and other aspects of the old roof has made some important progress， especially on steep inclined seam mining safety has played a positive role. However， due to special thick rock movement Steep Seam few observations， existing models are expected to steeply inclined not reflect the conditions of exploitation under mechanical mechanism， resulting in lower precision of its carrying surface subsidence is expected， seriously affecting the special thick steeply inclined seam layering mining conditions under "three times" mining production practices. Therefore， to maintain the special thick steeply inclined coal seam mining under safe mining conditions， the need to delve into the destruction of overlying strata and ground movement characterized by its post-mining， and thus more effective guidance field engineering applications.

Keywords thick coal seam slicing

1引言

國內(nèi)目前對急傾斜煤層分層開采方面已進(jìn)行了部分相關(guān)研究。石平五等人根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測的礦壓數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，急傾斜煤層開采存在一定的周期性礦壓顯現(xiàn)。宋元文按照梁理論推算出了急斜水平分段放頂煤開采條件下的老頂走向破斷極限跨度。

對于特厚急傾斜煤層水平分層開采在采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、老頂結(jié)構(gòu)分析等方面已經(jīng)取得了一些重要進(jìn)展，對特厚急傾斜煤層安全開采起到了積極的作用。但由于特厚急傾斜煤層巖移觀測資料極少，現(xiàn)有的急傾斜預(yù)計(jì)模型都無法反映該條件下開采的力學(xué)機(jī)制，導(dǎo)致其在進(jìn)行地表沉陷預(yù)計(jì)時(shí)的精度較低，嚴(yán)重影響了特厚急傾斜煤層水平分層開采條件下“三下”采煤的生產(chǎn)實(shí)踐。因此，要保持特厚急傾斜煤層分層開采條件下的安全開采，需要深入研究其開采后的覆巖破壞與地表移動(dòng)特征，從而更有效的指導(dǎo)現(xiàn)場工程應(yīng)用。

2 實(shí)驗(yàn)研究

本文結(jié)合某礦的工程地質(zhì)條件，采用相似材料模擬實(shí)驗(yàn)手段，研究了特厚急傾斜煤層水平分層開采后的覆巖破壞與地表移動(dòng)特征，通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比分析，得到以下幾個(gè)方面的結(jié)果：

2.1 采動(dòng)應(yīng)力分布特征

（1）急傾斜特厚煤層開采后，引起煤層上方巖層垮落和移動(dòng)，導(dǎo)致應(yīng)力場重新分布。采空區(qū)內(nèi)應(yīng)力降低，下部煤巖層內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力集中，特別是臨近采空區(qū)的頂板巖層受應(yīng)力集中程度更高，這也是頂板巷道維護(hù)困難的原因。

（2）在開采下邊界底板一側(cè)，由于煤層采出后底板巖層失去約束，從而向采空區(qū)方向擠壓，煤體內(nèi)豎向主應(yīng)力明顯低于頂板一側(cè)，但仍有較大水平主應(yīng)力的作用，這也是導(dǎo)致底板巷容易底鼓的重要原因。

2.2上覆巖層垮落特征

（1）每一分層采放后，引起其上方已采分層形成的冒落煤巖體的滑落，形成空洞，又引起更大范圍巖層垮落，巖層破壞范圍進(jìn)一步向上及頂板方向擴(kuò)展，最終達(dá)到地表。

（2）頂板巖層的垮落具有周期性，一般開采多個(gè)分層后會(huì)產(chǎn)生一次大的巖層移動(dòng)（大范圍冒落或斷裂滑移）。深部開采階段性巖移周期長、影響范圍大，來壓更強(qiáng)烈。急傾斜特厚煤層分層開采，頂板巖層在傾斜方向周期性垮落是其特有的礦壓規(guī)律，也是造成巷道動(dòng)壓沖擊的重要原因。

2.3地表移動(dòng)特征

采動(dòng)過程中，以采空區(qū)幾何中心為參照點(diǎn)，在開采影響中央?yún)^(qū)域，離中心越近則巖層移動(dòng)量越大，離中心越遠(yuǎn)則巖層移動(dòng)量越小。同一位置，直接頂板移動(dòng)量最大，相應(yīng)的地表點(diǎn)移動(dòng)量最小，這反映了開采空間在上傳過程中的耗散。

3 結(jié)論

（l）急傾斜特厚煤層分層開采后的頂板巖層移動(dòng)復(fù)雜。直接頂巖層以沿底板向下滑落為主，老頂及以上巖層初期主要是沿?cái)嗔严虿煽諈^(qū)方向移動(dòng)，后期隨采空區(qū)整體向下滑移。急傾斜煤層開采形成的采空區(qū)是一個(gè)不斷擴(kuò)大和移動(dòng)的動(dòng)態(tài)陷落漏斗。

參考文獻(xiàn)

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