近距離薄煤層群聯(lián)合開采頂板破斷機理研究.pdf

1、本文是以山西焦煤西山煤電集團公司官地煤礦2號、3號煤層為工程背景，運用理論計算、數(shù)值模擬和礦壓觀測等多種手段，對近距離薄煤層群聯(lián)合開采頂板破斷機理做了深入分析，結(jié)論如下：
　?。?）本文結(jié)合官地煤礦2、3號煤層間頂板條件，將近距離薄煤層層間頂板按其巖性和節(jié)理裂隙發(fā)育情況分為3種，即：不穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)、中等穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)。并根據(jù)這3種層間頂板結(jié)構(gòu)，將其破斷形式分為3種，即不穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)為散體破斷，中等穩(wěn)定層

2、間頂板結(jié)構(gòu)為塊體破斷，穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)為板式破斷。
　?。?）分別分析了三種層間頂板結(jié)構(gòu)在下煤層工作面回采過程中的頂板破斷機理，指出：
　?、俨环€(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)為散體破斷，此種結(jié)構(gòu)強度較小，其層間直接頂會隨著下煤層的開采而冒落，且冒落方式主要是散體塊之間的滑移，此種結(jié)構(gòu)的礦壓顯現(xiàn)非常微弱；
　?、谥械确€(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)為塊體破斷，此種破斷方式是以塊體的垮落失穩(wěn)為主，此種結(jié)構(gòu)會有一定的礦壓顯現(xiàn)，但不劇烈；
　?、鄯€(wěn)定

3、層間頂板結(jié)構(gòu)為板式破斷，由于此種結(jié)構(gòu)的層間頂板比較完整，故將其看為一個薄板，且在工作面的回采過程中其層間頂板表現(xiàn)為O-X”型破斷形式，由于此類層間頂板結(jié)構(gòu)其直接頂巖層具有一定的強度，會形成一定的支撐結(jié)構(gòu)，形成周期來壓現(xiàn)象，故其礦壓顯現(xiàn)比較明顯。
　　此處為公式略過
　?。?）建立了上煤層單獨開采時的數(shù)值模擬模型，通過對不同推進距離的上煤層工作面頂板垮落情況和礦壓顯現(xiàn)情況分析，確定了上煤層開采時其工作面上方直接頂巖層的頂初次斷

4、裂發(fā)生在工作面向前開采到25m時，而周期斷裂步距為20m左右。
　?。?）建立了三種不同頂板結(jié)構(gòu)條件下的下煤層開采數(shù)值模擬模型。并對其下煤層3號煤工作面在不同推進距離下的頂板下沉情況以及來壓情況進行了分析。
　　得出：
　?、賹τ诓环€(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)，由于其層間直接頂為軟弱泥頁巖且節(jié)理裂隙發(fā)育，再加上上煤層的采動影響，其直接頂變?yōu)榉浅Ｆ扑榈纳Ⅲw結(jié)構(gòu)，在下煤層的開采過程中，這種散體結(jié)構(gòu)的頂板幾乎沒有任何支撐作用，表現(xiàn)為其頂

5、板隨著工作面的向前推進持續(xù)冒落，這也就解釋了這種層間頂板結(jié)構(gòu)開采時礦壓顯現(xiàn)非常微弱的顯現(xiàn)。
　　②對于中等穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)，在下煤層的開采過程中，同不穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)不一樣，此類頂板結(jié)構(gòu)有一定的支撐能力，其直接頂垮落也不是隨采隨冒，而是相對于工作面推進有一個5~10m的滯后距離。這正是說明了，此類頂板結(jié)構(gòu)的各個塊與塊之間在工作面的回采過程中形成了相互支撐的情況，但由于塊體自身尺寸的限制，并不能形成長距離的支撐，所以才會出現(xiàn)5~10

6、m的滯后距離。
　?、蹖τ诜€(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)，在下煤層的開采過程中，其直接頂中較堅硬的巖層形成類似于薄板的結(jié)構(gòu)，故在開采過程中，能夠出現(xiàn)初次垮落、周期垮落的現(xiàn)象。在層間距為8m，直接頂為4m厚較堅硬巖層的情況下，經(jīng)過上述分析可得出下煤層3號煤工作面直接頂?shù)某醮慰迓洳骄酁?0~25m內(nèi)，下煤層3號煤工作面直接頂繁榮周期垮落步距為20m左右。
　?。?）通過官地煤礦提供的3318工作面數(shù)據(jù)，對3318工作面礦壓數(shù)據(jù)規(guī)律進行了分析。