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(jīng)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(jīng)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(jié)構(gòu)形式傳遞載荷并作用在下伏基巖上。當基巖不足以形成結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，其采場覆巖結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zāi)變過程，結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式及力學(xué)傳遞機理與變形失穩(wěn)條件，尋求控制煤巖動力災(zāi)害的主控煤巖層及結(jié)構(gòu)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(yīng)判斷準則，分析支架工作阻力確定原則和方法。得出主要結(jié)論如

4、下：
　?。?）從層間巖層結(jié)構(gòu)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。
　　（2）當層間巖層較薄時，層間巖層垮落時是以塊體結(jié)構(gòu)的形式垮落，上覆巖層是以“拱結(jié)構(gòu)”的形式垮落；當層間巖層較厚時

5、，層間巖層是以“拱結(jié)構(gòu)”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。
　?。?）堅硬頂板條件下的應(yīng)力變化趨勢與松軟頂板條件下的應(yīng)力變化趨勢大致相同，但其峰值等應(yīng)力值稍大于同等條件下的松軟頂板的應(yīng)力峰值等應(yīng)力值。
　　（4）分析得出了采