采空區(qū)下層間巖層及其垮落對特厚煤層開采的影響規(guī)律.pdf

1、隨著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，淺埋深條件下的工作面已經逐漸萎縮。隨著開采深度的增加，采空區(qū)下賦存的單一煤層厚6～25m及以上的特厚煤層開采紛紛展開。以大同礦區(qū)為例，該礦區(qū)主要賦存有侏羅系與石炭系雙系特厚煤層。石炭系特厚煤層開采后覆巖發(fā)生運動和破壞，引起侏羅系已經穩(wěn)定的采空區(qū)覆巖再次發(fā)生移動。當下層特厚煤層與上覆采空區(qū)之間的層間巖層為30～80m時，對于普通工作面，下行開采不會有明顯的安全問題，但是對于采空區(qū)下14m以上的特厚煤層斷裂帶將直接貫

2、通采空區(qū)，屬于薄基巖近距離煤層開采。上覆采空區(qū)碎裂巖體在其底部煤層大范圍開挖后，自承能力不強，以某種碎裂結構形式傳遞載荷并作用在下伏基巖上。當基巖不足以形成結構時，上層采空區(qū)與下層采空區(qū)全厚貫通，工作面將出現(xiàn)全厚切落式壓架事故，工作面頂板很難具有可控性。
　　采空區(qū)下特厚煤層大采高綜放采場上覆巖層的結構將形成一種近似于淺埋深而又非淺埋深、似厚沖積層而又非厚沖積層的的結構，其采場覆巖結構有其自身的特殊性。本文通過對采空區(qū)下特厚煤層開

3、采過程中的覆巖進行結構分析，利用相似模擬、數(shù)值模擬以及理論分析等手段進行對比試驗，動態(tài)分析煤巖失穩(wěn)災變過程，結合工程現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，研究在不同厚度及巖性的層間巖層條件下的采場覆巖結構及垮落特征，分析采空區(qū)下特厚煤層大采高綜放開采上覆巖層結構形式及力學傳遞機理與變形失穩(wěn)條件，尋求控制煤巖動力災害的主控煤巖層及結構形成與失穩(wěn)條件；分析上層采空區(qū)與下層采空區(qū)全厚貫通切落壓架的條件并建立對應判斷準則，分析支架工作阻力確定原則和方法。得出主要結論如

4、下：
　　（1）從層間巖層結構垮落是否對下層煤開采有直接影響的角度分析，將下層煤垮落帶是否與上層煤采空區(qū)貫通作為近距離煤層的界限。針對采空區(qū)下15m特厚煤層而言，堅硬層間巖層厚度小于60m時，屬于較薄巖層，松軟巖層層間巖層厚度小于15m時，屬于較薄巖層。以斜溝煤礦為例，層間巖層小于56m時，屬于較薄層間巖層。
　?。?）當層間巖層較薄時，層間巖層垮落時是以塊體結構的形式垮落，上覆巖層是以“拱結構”的形式垮落；當層間巖層較厚時

5、，層間巖層是以“拱結構”的形式垮落。層間巖層較薄時的頂煤初次垮落、直接頂初次垮落和基本頂初次來壓、液壓支架最大工作阻力等出現(xiàn)的要相對較早，但對周期來壓步距、頂煤垮落角、直接頂垮落角、基本頂垮落角以及矸石堆積角以及垮落巖體充填滿采空區(qū)時工作面推進的距離等影響不大。
　　（3）堅硬頂板條件下的應力變化趨勢與松軟頂板條件下的應力變化趨勢大致相同，但其峰值等應力值稍大于同等條件下的松軟頂板的應力峰值等應力值。
　　（4）分析得出了采