近距離薄煤層群聯(lián)合開(kāi)采頂板破斷機(jī)理研究.pdf

1、本文是以山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司官地煤礦2號(hào)、3號(hào)煤層為工程背景，運(yùn)用理論計(jì)算、數(shù)值模擬和礦壓觀(guān)測(cè)等多種手段，對(duì)近距離薄煤層群聯(lián)合開(kāi)采頂板破斷機(jī)理做了深入分析，結(jié)論如下：
　?。?）本文結(jié)合官地煤礦2、3號(hào)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。
　　（2）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(guò)程中的頂板破斷機(jī)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(qiáng)度較小，其層間直接頂會(huì)隨著下煤層的開(kāi)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(huì)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(gè)薄板，且在工作面的回采過(guò)程中其層間頂板表現(xiàn)為O-X”型破斷形式，由于此類(lèi)層間頂板結(jié)構(gòu)其直接頂巖層具有一定的強(qiáng)度，會(huì)形成一定的支撐結(jié)構(gòu)，形成周期來(lái)壓現(xiàn)象，故其礦壓顯現(xiàn)比較明顯。
　　此處為公式略過(guò)
　?。?）建立了上煤層單獨(dú)開(kāi)采時(shí)的數(shù)值模擬模型，通過(guò)對(duì)不同推進(jìn)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(kāi)采時(shí)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(kāi)采到25m時(shí)，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(kāi)采數(shù)值模擬模型。并對(duì)其下煤層3號(hào)煤工作面在不同推進(jìn)距離下的頂板下沉情況以及來(lái)壓情況進(jìn)行了分析。
　　得出：
　　①對(duì)于不穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)，由于其層間直接頂為軟弱泥頁(yè)巖且節(jié)理裂隙發(fā)育，再加上上煤層的采動(dòng)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(kāi)采過(guò)程中，這種散體結(jié)構(gòu)的頂板幾乎沒(méi)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(jìn)持續(xù)冒落，這也就解釋了這種層間頂板結(jié)構(gòu)開(kāi)采時(shí)礦壓顯現(xiàn)非常微弱的顯現(xiàn)。
　?、趯?duì)于中等穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)，在下煤層的開(kāi)采過(guò)程中，同不穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)不一樣，此類(lèi)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(duì)于工作面推進(jìn)有一個(gè)5~10m的滯后距離。這正是說(shuō)明了，此類(lèi)頂板結(jié)構(gòu)的各個(gè)塊與塊之間在工作面的回采過(guò)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(zhǎng)距離的支撐，所以才會(huì)出現(xiàn)5~10

6、m的滯后距離。
　?、蹖?duì)于穩(wěn)定層間頂板結(jié)構(gòu)，在下煤層的開(kāi)采過(guò)程中，其直接頂中較堅(jiān)硬的巖層形成類(lèi)似于薄板的結(jié)構(gòu)，故在開(kāi)采過(guò)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(jiān)硬巖層的情況下，經(jīng)過(guò)上述分析可得出下煤層3號(hào)煤工作面直接頂?shù)某醮慰迓洳骄酁?0~25m內(nèi)，下煤層3號(hào)煤工作面直接頂繁榮周期垮落步距為20m左右。
　?。?）通過(guò)官地煤礦提供的3318工作面數(shù)據(jù)，對(duì)3318工作面礦壓數(shù)據(jù)規(guī)律進(jìn)行了分析。