四面采空采場“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)運(yùn)動及控制研究.pdf

1、本文依托國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“采動覆巖空間結(jié)構(gòu)及其與應(yīng)力場動態(tài)關(guān)系研究（50074021）”和國家自然科學(xué)基金重大國際合作項(xiàng)目“煤礦覆巖破裂災(zāi)變的機(jī)理、監(jiān)測與控制研究(50320120001)”，運(yùn)用相似材料模擬、現(xiàn)場實(shí)測、數(shù)值模擬和理論分析等方法，對采場“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)的形成、演化規(guī)律、與支承壓力分布的關(guān)系及其控制技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　本文提出了四面采空采場“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)理論。覆巖多層結(jié)構(gòu)的形成過程存在巖梁

2、結(jié)構(gòu)和拱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的過程，是動態(tài)的。在非充分采動階段，采場覆巖的整個空間結(jié)構(gòu)是由最大結(jié)構(gòu)拱及其掩護(hù)下成對小結(jié)構(gòu)拱共同組成的。在充分采動階段，整個采場覆巖多層空間結(jié)構(gòu)分為兩個相對獨(dú)立的較小的多層空間結(jié)構(gòu)。
　　提出“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)是由上向下逐步形成的。
　　研究揭示“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)演化及礦山壓力分布規(guī)律為：當(dāng)孤島煤柱剩余走向尺寸為L≈2hcotδ（h為拱結(jié)構(gòu)最高層覆巖頂部到開采煤層的平均距離，δ為巖層移動角）時，

3、采場上方兩個“C”型空間結(jié)構(gòu)開始產(chǎn)生力的關(guān)系，開始形成一個“θ”型空間結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)的支承壓力開始疊加，此后孤島煤柱上支承壓力明顯增大。
　　“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)下的孤島煤柱開采，可能出現(xiàn)的主要災(zāi)害為沖擊地壓或煤柱快速變形。本文提出利用煤層應(yīng)力計(jì)壓力讀數(shù)規(guī)律預(yù)測煤柱的破壞形式。針對可能出現(xiàn)的災(zāi)害，本文提出利用分階段控制頂煤放出率來控制頂板運(yùn)動激烈程度的方法；并提出了不同階段的頂煤放出率和工作面覆巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性關(guān)系的判據(jù)。對積水、瓦