特厚煤層綜放開采巷道沿空側(cè)覆巖結(jié)構(gòu)與煤柱穩(wěn)定性研究.pdf

1、近年來，我國(guó)綜放開采一次采出煤層厚度有增加趨勢(shì)。2016年版《煤礦安全規(guī)程》中關(guān)于放頂煤技術(shù)明確規(guī)定:經(jīng)過行業(yè)內(nèi)專家論證確定合格的，特厚煤層的采放比可以大于1∶3。這樣就為20m以上特厚煤層一次采全厚綜放開采創(chuàng)造了條件。目前對(duì)于巷道沿空側(cè)覆巖結(jié)構(gòu)的研究主要基于薄、中厚及厚煤層分層開采的背景條件下，特厚煤層綜放開采巷道沿空側(cè)覆巖結(jié)構(gòu)特征與薄、中厚及厚煤層分層開采條件下的區(qū)別認(rèn)識(shí)不清，特厚煤層綜放開采形成的巷道沿空側(cè)覆巖結(jié)構(gòu)特征不明確。特厚

2、煤層綜放開采沿空側(cè)巷道布置方式的選擇、區(qū)段煤柱合理留設(shè)寬度的確定研究相對(duì)缺乏。
　　本論文以蘆子溝礦3107特厚煤層(25m)綜放工作面開采為背景，開展特厚煤層綜放開采巷道沿空側(cè)覆巖結(jié)構(gòu)與煤柱穩(wěn)定性研究。運(yùn)用相似模擬、3DEC數(shù)值模擬手段研究了特厚煤層綜放開采巷道沿空側(cè)覆巖結(jié)構(gòu)特征。運(yùn)用材料力學(xué)及彈性力學(xué)相關(guān)理論，揭示了巷道沿空側(cè)覆巖載荷傳遞機(jī)制，構(gòu)建了側(cè)向支承壓力計(jì)算模型和計(jì)算公式。運(yùn)用正交實(shí)驗(yàn)方法研究了特厚煤層綜放開采側(cè)向支承

3、壓力主控影響因素及影響方式。綜合理論分析及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)手段，研究特厚煤層綜放開采側(cè)向支承壓力的分區(qū)特征，為特厚煤層綜放開采沿空側(cè)巷道布置方式的選擇及區(qū)段煤柱合理留設(shè)寬度的確定提供了依據(jù)，并在3107特厚煤層(25m)綜放工作面開展區(qū)段煤柱留設(shè)的工程實(shí)踐。
　　論文取得的主要結(jié)論如下:
　　(1)提出了特厚煤層綜放開采巷道沿空側(cè)覆巖結(jié)構(gòu)特征:特厚煤層綜放開采時(shí)，巷道沿空側(cè)垮落帶破斷覆巖形成“懸臂梁”結(jié)構(gòu)，低位裂隙帶下位破斷覆巖形成

4、“鉸接巖梁”結(jié)構(gòu)，低位裂隙帶上位破斷覆巖形成多塊鉸接的“砌體梁”結(jié)構(gòu)，高位裂隙帶破斷覆巖形成“懸臂梁”結(jié)構(gòu)，低位裂隙帶與高位裂隙帶間產(chǎn)生明顯界限，更上位為彎曲下沉帶巖層。
　　(2)揭示了特厚煤層綜放開采巷道沿空側(cè)覆巖載荷傳遞機(jī)制:特厚煤層綜放開采巷道沿空側(cè)覆巖“懸臂塊體”懸露部分自重是采空區(qū)側(cè)向煤體高應(yīng)力的主因;低位懸臂塊體是側(cè)向淺部煤體高應(yīng)力的主因;高位懸臂塊體是側(cè)向深部煤體高應(yīng)力的主因;覆巖活動(dòng)范圍越大，附加應(yīng)力在側(cè)向煤體中

5、傳播距離越遠(yuǎn)。
　　(3)依據(jù)特厚煤層綜放開采巷道沿空側(cè)覆巖結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建了特厚煤層綜放開采側(cè)向支承壓力計(jì)算模型和計(jì)算公式。
　　(4)得到了特厚煤層綜放開采側(cè)向支承壓力的主控影響因素及影響方式，各因素對(duì)側(cè)向支承壓力的影響程度依次為:巖層破斷角＞懸臂塊體厚度＞基巖移動(dòng)角?；鶐r移動(dòng)角主要影響附加應(yīng)力高應(yīng)力區(qū)域的范圍，懸臂塊體厚度與巖層破斷角主要影響附加應(yīng)力峰值的大小。
　　(5)得到了特厚煤層綜放開采側(cè)向支承壓力具有典型