晉華宮礦刀柱式殘采區(qū)上行開采層間巖層移動變形研究.pdf

1、在資源整合背景下，采空區(qū)上方擱置的一些儲量可觀的可采煤層，通過上行開采可實現(xiàn)對這部分資源的回收，對建設(shè)節(jié)約型社會和促進煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有一定的現(xiàn)實意義。同煤集團晉華宮礦為了避免資源嚴(yán)重丟失，延長礦井壽命并提高有限資源的回收率，擬對位于侏羅紀(jì)煤層小窯破壞區(qū)12＃煤層之上的9＃煤層進行上行開采，然而現(xiàn)今的上行開采有關(guān)研究，多集中于以層間距為核心只考慮下部煤層采動對上行開采的影響，且對煤層間的層間巖層移動變形影響上層煤開采的研究尚不系統(tǒng)，

2、為此作者針對晉華宮礦402小窯破壞區(qū)刀柱式12＃煤層采空后上行開采9＃煤層，從層間巖層力學(xué)性質(zhì)角度出發(fā)，進行了層間巖層移動變形研究。
　　 本文首先借鑒礦山開采覆巖基本“三帶”理論，充分考慮上行開采層間巖層力學(xué)性質(zhì)，建立了以控制層為層間巖層主體的力學(xué)層次結(jié)構(gòu)，即控制層所處的完整塑性形變區(qū)及其上部的彈性變形區(qū)和下部的拉伸裂隙區(qū)。然后考慮到上行開采層間巖層變形的非均勻性、非連續(xù)性特點，利用刀柱式殘采區(qū)上行開采數(shù)值分析方法，在三個不同

3、厚度和巖層特性的層間巖層方案中，分別建立了不同采場推進距離的數(shù)學(xué)模型，并通過模擬得到：上行開采使得應(yīng)力集中于層間巖層，且隨著采場推進轉(zhuǎn)移至采空區(qū)和煤柱，分別形成卸壓拱和增壓拱，而控制層則形成更大的應(yīng)力拱將其包圍，最終應(yīng)力拱內(nèi)的巖層變形移動保持穩(wěn)定。此外通過提取模型監(jiān)控點數(shù)據(jù)，給出了不同采場推進時上行開采后引起的層問巖層沉降趨勢，并結(jié)合巖層控制的關(guān)鍵層理論，確定了作為靜態(tài)平衡結(jié)構(gòu)的控制層，可在宏觀上保持層間巖層的整體連續(xù)移動變形。最后本文

4、根據(jù)所建的數(shù)學(xué)模型，針對晉華宮礦得出：當(dāng)9＃層底板和12＃煤層頂板都存在控制層時，煤柱有足夠的支撐能力，層間巖層處于穩(wěn)定狀態(tài)，整體下沉平緩；若只存在12＃層項板控制層時，煤柱達到極限破壞狀態(tài)，但仍可有效支撐，層間巖層處于極限穩(wěn)定狀態(tài)，下沉量增大但仍保持完整；而9＃煤層和12＃煤層之間無控制層時，層間巖層不穩(wěn)定，下沉呈波浪式，不能進行上行開采。為了解采空區(qū)和煤柱穩(wěn)定性及層間巖層整體性，本文采用綜合物探技術(shù)對其進行了探測驗證，結(jié)果表明9＃和