高位巨厚堅硬巖層運移特征與支承壓力分布規(guī)律及其應(yīng)用研究.pdf

1、煤系地層中通常會有堅硬巖層存在，但煤層上方大面積高位巨厚堅硬巖層賦存并不多見。受采動影響高位巨厚堅硬巖層會引發(fā)巖爆、煤與瓦斯突出、礦震等動力災(zāi)害，嚴重影響煤礦的安全開采。如何實現(xiàn)高位巨厚堅硬巖層下安全開采已成為煤礦生產(chǎn)的一大課題。
　　本文通過理論分析、數(shù)值模擬方法并結(jié)合現(xiàn)場實測，研究了高位巨厚堅硬巖層下煤層開采的覆巖運移特征、支承壓力分布規(guī)律、沖擊地壓發(fā)生機理、不同開采方法對巨厚堅硬巖層運移影響。
　　通過對采動后高位巨厚

2、堅硬巖層的懸露狀態(tài)分析，建立了高位巨厚堅硬巖層板的力學模型，對高位巨厚堅硬巖層的初次破斷步距進行理論分析研究。研究結(jié)果表明:海孜煤礦Ⅱ102采區(qū)上方的高位巨厚巖漿巖在采寬520m時，其初次破斷步距為444m。
　　運用數(shù)值模擬方法對高位巨厚堅硬巖層下覆巖運移特征及支承壓力分布規(guī)律進行了研究。得出以下結(jié)論:(1)隨著高位巨厚堅硬巖層厚度的增加，高位巨厚堅硬巖層的初次破斷步距不斷增大，超前支承壓力最大峰值、最大應(yīng)力集中系數(shù)逐漸變小，應(yīng)

3、力影響范圍變大;(2)隨著高位巨厚堅硬巖層與開采煤層間距的增加，高位巨厚堅硬巖層的初次破斷步距也逐漸增大，超前支承壓力最大峰值、最大應(yīng)力集中系數(shù)逐漸變小，應(yīng)力影響范圍變大;(3)隨著采深的增加，高位巨厚堅硬巖層的初次破斷步距逐漸變小，超前支承壓力最大峰值、最大應(yīng)力集中系數(shù)逐漸增大，應(yīng)力影響范圍變小;(4)兩高位巨厚堅硬巖層相距較近時會產(chǎn)生復(fù)合效應(yīng)，復(fù)合效應(yīng)增大了巨厚巖層的初次破斷步距，當兩高位巨厚堅硬巖層之間層間距超過一定距離之后，不會

4、產(chǎn)生復(fù)合效應(yīng)。
　　揭示了高位巨厚堅硬巖層破斷與沖擊地壓發(fā)生規(guī)律之間的關(guān)系，即:高位巨厚堅硬巖層達到其破斷步距后，高位巨厚堅硬巖層會發(fā)生破斷失穩(wěn)，釋放大量的彈性能，誘發(fā)沖擊地壓，可通過大直徑鉆孔、爆破卸壓、煤層注水等措施對應(yīng)力集中區(qū)進行卸壓，控制動力災(zāi)害的發(fā)生。
　　通過對比研究不同開采方法時高位巨厚堅硬巖層破斷運移情況，確定了高位巨厚堅硬巖層下合理開采方法。研究結(jié)果表明:采用垮落法開采時地表下沉量較大，而留大煤柱開采、離層