大同礦區(qū)特厚煤層綜放開采強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)機(jī)理及頂板控制研究.pdf

1、大同礦區(qū)是侏羅系和石炭系雙系煤層同時(shí)賦存而且頂板堅(jiān)硬難冒的礦區(qū),煤層的賦存和開采條件復(fù)雜,在石炭系14-20m特厚煤層綜放開采過程中,工作面出現(xiàn)了強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)而且嚴(yán)重影響了工作面的安全高效生產(chǎn)。為此,本文結(jié)合大同礦區(qū)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)、雙系煤層的地質(zhì)賦存條件、已有的開采環(huán)境和石炭系特厚煤層安全高效開采的要求,采用理論分析、物理相似模擬、數(shù)值計(jì)算以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法,深入分析研究了石炭系特厚煤層綜放工作面強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)機(jī)理,提出了工作面強(qiáng)礦

2、壓的控制方法與技術(shù)途徑。
　　(1)揭示了大同礦區(qū)石炭系特厚煤層綜放開采工作面礦壓顯現(xiàn)的特征規(guī)律。石炭系3-5＃特厚煤層大采高綜放工作面老頂初次來壓步距和周期來壓步距大,動(dòng)載系數(shù)大,具有強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)特征,老頂來壓持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),支架安全閥開啟頻繁,煤壁片幫和工作面順槽圍巖變形嚴(yán)重,動(dòng)載特征明顯,而且周期來壓強(qiáng)度呈現(xiàn)強(qiáng)弱交替出現(xiàn)的大小周期變化規(guī)律。
　　(2)建立了基于地質(zhì)動(dòng)力和開采技術(shù)條件的從宏觀區(qū)域到微觀局部的礦壓研究新方法。揭

3、示了大同礦區(qū)地質(zhì)動(dòng)力環(huán)境、雙系煤層采動(dòng)相互作用,侏羅系采空區(qū)煤柱集中應(yīng)力和石炭系煤層覆巖破斷失穩(wěn)、沿空動(dòng)壓多因素共同作用的強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)機(jī)理。
　　(3)揭示了口泉斷裂對(duì)同忻井田強(qiáng)礦壓的影響機(jī)理。同忻井田口泉斷裂的水平擠壓和垂直升降形成了井田內(nèi)典型的地質(zhì)動(dòng)力環(huán)境,復(fù)雜的構(gòu)造背景、應(yīng)力的集中和彈性能量積聚形成了發(fā)生強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)的地質(zhì)動(dòng)力條件,通過對(duì)井田構(gòu)造應(yīng)力區(qū)的劃分,明確了易發(fā)生強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造帶和高應(yīng)力區(qū)域。
　　(4)分析

4、了雙系煤層開采的相互作用和侏羅系采空區(qū)煤柱對(duì)石炭系開采的礦壓作用機(jī)理。同忻井田上覆永定莊礦侏羅系煤層采空區(qū)留設(shè)的區(qū)段煤柱,其應(yīng)力影響深度50~70m,石炭系煤層開采覆巖垮裂帶高度150-170m,區(qū)段煤柱的集中應(yīng)力和石炭系煤層的覆巖活動(dòng)加劇了礦壓傳遞作用和礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)度。
　　(5)揭示了石炭系特厚煤層開采覆巖的垮斷失穩(wěn)結(jié)構(gòu)特征,據(jù)此建立了特厚煤層綜放工作面支架與圍巖關(guān)系力學(xué)模型,并確定了石炭系特厚煤層覆巖多層堅(jiān)硬頂板條件下支護(hù)阻力