伊泰礦區(qū)淺埋煤層長壁開采覆巖運動與破壞規(guī)律研究.pdf

1、伊泰礦區(qū)開采的煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角近乎水平，瓦斯含量極低，開采條件優(yōu)越，但與我國其他礦區(qū)相比，煤層具有埋藏淺、基巖薄、上覆松散沖積層厚等特點。這類煤層在長壁開采過程中，常常會發(fā)生地表臺階式下沉、回采工作面頂板沿煤壁切落等現象，導致工作面支架壓垮，且常伴隨著潰砂、潰水災害的發(fā)生，給礦井安全生產帶來極大的影響，經濟損失巨大。正是由于淺埋、薄基巖、厚松散層的煤層賦存條件，導致了回采工作面頂板巖層的運動、破斷規(guī)律具有特殊性，使常規(guī)長壁開采理論

2、無法很好地解釋這種特殊礦壓顯現及其產生的機理。為掌握這類煤層長壁開采條件下的頂板運動及破壞規(guī)律，指導淺埋煤層礦井的安全生產，對淺埋煤層頂板及上覆巖層的運動及破壞規(guī)律開展研究具有重要的意義。
　　論文針對伊泰礦區(qū)淺埋煤層開采的實際情況，基于礦山壓力控制理論、結構穩(wěn)定性理論，采用實驗室相似模擬實驗、計算機數值模擬、理論分析及現場觀測等綜合研究手段，系統研究了淺埋煤層長壁開采條件下采動應力與變形（位移）規(guī)律、頂板巖層破斷特征與運動規(guī)律、

3、上覆巖層結構失穩(wěn)特征及移動規(guī)律。
　　論文的研究內容、結論及創(chuàng)新性成果主要包括:
　　(1)現場觀測研究了伊泰礦區(qū)典型淺埋煤層長壁開采工作面礦壓顯現特征，分析了采高、工作面長度、工作面推進速度對礦壓顯現規(guī)律的影響，掌握了淺埋長壁工作面頂板來壓存在大小周期的內在機理。
　　(2)通過伊泰礦區(qū)淺埋煤層長壁工作面圍巖應力與變形（位移）規(guī)律的研究，掌握了該條件下圍巖應力場分布特征，系統性地研究了淺埋煤層長壁開采圍巖空間應力結構

4、—承壓拱結構，掌握了該條件下基巖層全部破斷前后承壓拱結構的不同發(fā)展過程及承載特性。
　　(3)分析探討了淺埋長壁工作面覆巖運動特征，掌握了該條件下影響工作面礦壓顯現的覆巖破斷過程，即直接頂破斷、基本頂初次破斷、基本頂周期破斷、裂隙帶初次導通地表、裂隙帶周期性導通地表;上覆軟弱巖層附著在下部堅硬巖層上，伴隨著堅硬巖層的斷裂發(fā)生同步破斷、下沉，巖層破斷具有同步協調運動的特點。
　　(4)研究了淺埋長壁工作面頂板斷裂巖塊鉸接結構與

5、應力承壓拱結構的相互關系，分析了該條件下巖塊鉸接結構的失穩(wěn)形式及工作面支架的主要力源，掌握了淺埋煤層長壁開采工作面切頂壓架事故發(fā)生的內在機理。
　　(5)綜合考慮地質條件及人為可控因素對承壓拱結構穩(wěn)定性的影響，針對承壓拱結構穩(wěn)定性與基巖層是否發(fā)生全部破斷緊密相關的特性，建立了淺埋煤層長壁開采組合板力學結構模型?；诮M合板力學模型，提出了利用組合板最大彎曲正應力與巖層的單向抗拉強度之間關系對承壓拱承載能力進行分析，并以此為基礎提出了

6、一種判定某一煤層在特定開采條件下是否屬于淺埋煤層開采的判斷方法。
　　(6)利用ARAMISM/E微震系統對伊泰礦區(qū)大地精煤礦3301綜采工作面覆巖空間破壞規(guī)律進行實時監(jiān)測，研究了典型淺埋煤層長壁開采條件下微震事件在空間分布、發(fā)生時間、能量釋放、發(fā)生頻次的特征，掌握了該條件下覆巖空間破壞特征;并以此為基礎探索了基于微震監(jiān)測技術的淺埋深長壁開采條件下頂板破壞與頂板來壓的預報方法。
　　(7)論文利用典型淺埋煤層長壁開采工作面現