復采工作面過空巷（群）頂板煤巖結構及控制.pdf

1、回收遺留在采空區(qū)的優(yōu)質資源、實現對舊采殘煤的再次利用，對我國經濟發(fā)展、資源可持續(xù)利用有重大意義。
　　本文以圣華煤業(yè)3號煤1301復采工作面過空巷為研究背景，結合圣華煤業(yè)相關地質資料及物探手段對煤層賦存情況進行了分析統(tǒng)計，建立了基于頂板初次垮落和周期垮落兩個過程的不同邊界條件的頂板力學模型，計算并模擬出了頂板斷裂形式。通過數值模擬手段，分析了空巷斷面為m4m?6.65和 m8m?6.65兩種條件下頂板初次垮落步距及位置，以及遺留煤

2、柱隨復采工作面推進過程中應力分布與塑性區(qū)變化。針對頂板跨巷關鍵塊B對復采工作面支架壓力較大特點，提出了超前注漿充填工藝技術手段，并對其注漿參數進行了優(yōu)化。其主要工作如下：
　?。?）通過物探手段測得復采區(qū)遺留空巷寬度主要為2~10m，遺留煤柱寬度為4~20m；煤層賦存特征主要分為五種情況，分別是實體煤狀態(tài)，頂煤完好、存在空巷狀態(tài)，直接頂完好、頂煤冒落狀態(tài)，底煤、頂煤全部采出、直接頂完好狀態(tài)，直接頂冒落狀態(tài)。
　?。?）通過計

3、算分析了3號煤基本頂厚度為4.66m，直接頂厚度為16.10m。根據彈性薄板理論，論證了將圣華煤業(yè)直接頂視為彈性薄板的可能性，為下文分析提供了一定的理論基礎。
　　此處為公式略過
　?。?）構建了復采區(qū)工作面推進過程中初次垮落和周期垮落的頂板邊界條件變化模型，初次垮落過程中頂板邊界條件從四邊固支、到兩邊簡支兩邊固支、再到四邊簡支，所對應的頂板斷裂形式為不對稱的豎“O—X”型斷裂形式；周期垮落過程可以將頂板邊界條件看成從一邊簡

4、支三邊固支、到三邊簡支一邊固支、再到四邊簡支的過程，所對應頂板斷裂形式為不對稱豎“半X—O”型斷裂形式。與回采實體煤相比，遺留煤柱和空巷的存在使得頂板中間豎向裂紋出現在偏采空區(qū)側。
　?。?）通過FLAC3D數值模擬比較兩種不同空巷斷面隨工作面推進對遺留煤柱、頂板的影響，有以下結論：空巷寬度較大時，煤柱塑性區(qū)范圍增加較快，煤柱垂直應力的變化體現為煤柱應力分布從“馬鞍型”、到“平臺型”、再到“孤峰型”，并且在工作面向前推進的過程中，

5、應力增長速率加快，尤其是在揭露空巷后，垂直應力變化強烈，煤柱出現提前失穩(wěn)現象；空巷寬度的改變導致頂板斷裂時關鍵塊B長度與關鍵塊C長度差值變化，且呈正相關性，即頂板發(fā)生斷裂時，頂板中間豎向裂紋總是偏向于采空區(qū)后方。
　　（6）建立了基于過空巷條件下的“跨空巷長關鍵塊B”力學模型，計算求得支架工作阻力明顯高于支架額定工作阻力，此時容易發(fā)生壓架事故。為了工作面能夠順利過空巷，提出了對空巷或空巷冒落區(qū)采取超前注漿充填工藝。提出了充填承載層