垮落法殘采區(qū)上行開采層間巖層移動變形規(guī)律數(shù)值模擬研究.pdf

1、兩層煤之間的層問巖層結(jié)構(gòu)及其移動規(guī)律足上行開采可行性判定和制定開采控制措施的重要依據(jù)。原有的上行開采研究基本停留在利用層間距判斷上行開采可行性的階段，沒有考慮上行開采的動態(tài)過程，因此只有對上、下煤層開采共共作用下層間巖層，尤其是控制層的應力及移動變形規(guī)律進行研究，才能完整的描述上行開采巖層移動的本質(zhì)過程，對上行開采可行性進行判定，并在此基礎(chǔ)上制定上行開采的巖層控制措施。
　　 本文在工程實踐基礎(chǔ)上，應用連續(xù)介質(zhì)快速拉格朗日差分法

2、建立模型，在自重荷載形成初始應力場作用下進行模擬施了，并設(shè)置監(jiān)控點監(jiān)控模型應力及位移量。模擬結(jié)果表明：下層煤采后，控制層形成以兩側(cè)實體煤為彈性支承的梁結(jié)構(gòu)，應力沿梁連續(xù)傳遞，形成應力拱，控制層之下巖層所受壓應力相對較小，并與控制層間發(fā)生離層；上行開采初期，原外應力拱拱腳處應力由上層煤采場上部新形成的梁結(jié)構(gòu)承擔，造成上層煤采面前支撐壓力集中，并隨采面向前移動，該支撐壓力由內(nèi)應力拱承擔并轉(zhuǎn)移給拱腳，內(nèi)應力拱也隨采面前移；上行開采過程中，控制

3、層在支撐壓力作用下向下移動，而控制層下部的巖層在自重及水平方向應力作用下移動；在垂直方向壓應力隨上層煤采面向前移動之后，控制層轉(zhuǎn)為橫向移動，橫向上控制層與下部巖層發(fā)生相向錯動，與上部巖層發(fā)生同向錯動，縱向上控制層與下部巖層的離層量進一步擴大；上行開采結(jié)束后，控制層下部巖層松散率轉(zhuǎn)小，各巖層之間離層現(xiàn)象變小，最大位移增量點控制層比非控制層更為向前，這其中控制層的位移增量始終最小。
　　 本文在以上工作的基礎(chǔ)上，通過對對同的層間巖層

4、組合模型的分析對比發(fā)現(xiàn)：層間巖層存在有效控制層時，控制層和其上部巖層的應力較大，位移量較??；層間巖層缺失有效控制層時，巖層移動量明顯增大，并導致上層煤頂板巖層整體下移，最大位移量是有控制層存在時的3~4倍。
　　 為了了解上行開采前后煤層的賦存情況及層問巖層的完整情況，本文應用瞬變電磁法分別在上行開采前后進行了探測嘗試。勘探結(jié)果表明：未進行上行開采時，下層煤采空區(qū)出現(xiàn)明顯的高阻反映，控制層、上層煤及采空區(qū)兩側(cè)實體圍巖視電阻率相塒

5、較低，結(jié)構(gòu)基本保持完整；上行開采結(jié)束后，層問巖層局部在垮塌巖體動載荷作用下出現(xiàn)不同程度的錯斷，控制層大部分區(qū)域與上下采空區(qū)相比視電阻率仍較低，保持相對完整，暫時并沒有出現(xiàn)大范圍的冒落。
　　 通過鉆孔和開采過程中探巷點對層間巖層和圍巖進行觀測發(fā)現(xiàn)：下層煤底板石灰?guī)r(控制層)下部出現(xiàn)采動裂隙，但控制層不失宏觀整體性；巖層間有離層現(xiàn)象發(fā)生；上層煤因為失去壓應力變得比原來要松軟，下層煤采空區(qū)中央為較平緩的下沉盆地；開采時，工作面末出現(xiàn)