深部仰斜開采工作面覆巖變形破壞規(guī)律研究.pdf

1、隨著淺部資源的逐漸枯竭，深部開采成為世界各國資源開發(fā)的發(fā)展趨勢。而深部開采是一個復雜的課題，與淺部開采有著明顯的區(qū)別，一些理論還未完善，特別是對深部條件下的仰斜開采研究比較少，對深部仰采條件下工作面覆巖破壞規(guī)律的認識還不全面，不足以指導實際生產。因此，對深部仰斜開采工作面覆巖變形破壞規(guī)律的研究具有重要的意義。本文以開灤集團唐山礦為地質背景，主要研究工作及結論有：
　?。?）對深部仰斜開采工作面覆巖變形破壞機理進行的研究，包括：針對

2、不同的開采角度，分別分析了不同角度下的工作面覆巖變形破壞形式，得出當所采煤層傾角較小時（12°以下），工作面覆巖的變形破壞形式可劃分為垮落帶，裂縫帶和彎曲帶，當所采煤層傾角較大時，工作面覆巖的變形破壞形式可分為巖層的垮落、彎曲及沿層理面的滑移；建立基本頂初次來壓與周期來壓的力學模型，得出基本頂來壓時的破斷位置為上支承端上表面，計算出基本頂的初次來壓與周期來壓步距分別為112.68m、35.4m；通過分析深部仰斜開采工作面前上方煤巖受采動

3、及沿煤層向下的層向分力的影響，得出工作面上方巖梁在工作面前方就有可能發(fā)生斷裂，出現超前裂隙。
　?。?）利用相似模擬實驗通過對不同推進距離下工作面覆巖的垮落形態(tài)、位移及應力變化進行分析，得出：①老頂的初次垮落步距約為120m，影響高度約為30m，周期垮落步距約為30m，影響高度約為45m。受沿煤層傾斜向下的層向分力的作用，老頂周期性垮落體的形狀呈平行四邊形，一對平行線與煤層傾斜方向一致，一對平行線與工作面的推進方向形成一個鈍角，即

4、垮落體有沿煤層傾斜方向向采空區(qū)一側滑移的趨勢。②在仰采工作面推進過程中，超前工作面30-90m位置會產生與工作面推進方向成110°-130°的裂隙，裂隙的影響高度約為105-199m，裂隙的產生導致工作面覆巖的下沉量增大，裂隙附近的覆巖應力發(fā)生突然釋放而減小。③在回采及超前裂隙的作用下上覆巖層的破壞影響范圍呈現出梯形演化規(guī)律。④在保護煤柱與工作面前方一定位置處會出現集中應力，在老頂發(fā)生初次垮落時應力集中現象最明顯，應力值分別為33MPa

5、、29.9MPa，應力集中系數分別為2.06、1.87。
　?。?）運用數值模擬的方法對不同推進距離的工作面覆巖的垮落形態(tài)、位移與應力變化情況進行研究，得出：①老頂的初次垮落步距為115m，初次垮落影響高度約為25m。周期垮落步距為35m，周期垮落的影響高度約為40m?？迓浜蟮膸r體有向采空區(qū)滑移的趨勢。②工作面前方一定范圍煤巖與工作面后方保護煤柱會出現應力集中現象，邊界保護煤柱一直處于應力集中狀態(tài)。當老頂初次垮落時應力值達到最大，