大同礦區(qū)堅(jiān)硬頂板運(yùn)動(dòng)特征及對(duì)綜放工作面礦壓影響研究.pdf

1、大同礦區(qū)賦存有侏羅系和石炭系“雙系”煤層。開(kāi)采石炭系特厚煤層的同忻礦，在覆巖多層堅(jiān)硬頂板和上覆侏羅系多煤層開(kāi)采殘留煤柱等復(fù)雜的開(kāi)采條件下，開(kāi)采期間礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈。因此，對(duì)大同礦區(qū)堅(jiān)硬頂板運(yùn)動(dòng)特征及綜放工作面礦壓影響進(jìn)行研究，為大同礦區(qū)特厚煤層安全高效開(kāi)采提供理論指導(dǎo)。
　　論文建立“拱殼”覆巖大結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，對(duì)覆巖大結(jié)構(gòu)的幾何特征和運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行分析，堅(jiān)硬巖層的強(qiáng)度、厚度和采厚共同決定了大結(jié)構(gòu)的尺度，各關(guān)鍵層控制著空間覆巖大結(jié)構(gòu)的形成

2、和演化;結(jié)合關(guān)鍵層理論和材料力學(xué)的相關(guān)理論，確定了工作面覆巖大結(jié)構(gòu)初次失穩(wěn)和周期失穩(wěn)的能量計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果表明大結(jié)構(gòu)形成和失穩(wěn)對(duì)礦壓顯現(xiàn)具有重要的控制影響，揭示了大結(jié)構(gòu)形成過(guò)程的圍巖應(yīng)力升高、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時(shí)能量突然釋放和失穩(wěn)后圍巖應(yīng)力降低的礦壓顯現(xiàn)特征。
　　基于改進(jìn)的果蠅優(yōu)化算法和支持向量機(jī)理論，建立MFOA-SVM覆巖破壞高度預(yù)計(jì)模型，對(duì)石炭系特厚煤層工作面開(kāi)采覆巖破壞高度進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果與EH4物理探測(cè)結(jié)果相互吻合，模型具有

3、較好的適用性;采用相似材料模擬方法，分析雙系煤層開(kāi)采的上覆巖層移動(dòng)、破壞垮落特征以及相互之間的開(kāi)采影響，堅(jiān)硬巖層的破斷控制工作面礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)度;運(yùn)用FLAC3D數(shù)值模擬軟件，研究了侏羅系煤層群和石炭系煤層開(kāi)采圍巖破壞特征，雙系煤層開(kāi)采后采空區(qū)裂隙相互聯(lián)通;采用微震監(jiān)測(cè)分析了雙系煤層開(kāi)采影響下的微震事件時(shí)空分布特征、微震事件的能量和頻次特征，得到工作面后方300 m～500 m范圍的采空區(qū)覆巖仍然在運(yùn)動(dòng)，工作面在侏羅系重疊煤柱下方區(qū)域開(kāi)采覆

4、巖運(yùn)動(dòng)更為強(qiáng)烈。
　　采用UDEC數(shù)值模擬軟件，分析侏羅系煤柱影響下的石炭系工作面采動(dòng)應(yīng)力演化規(guī)律，工作面回采至侏羅系煤柱對(duì)應(yīng)區(qū)域工作面圍巖應(yīng)力升高，較非煤柱區(qū)域提高了32％～37％;通過(guò)對(duì)回采巷道和工作面進(jìn)行礦壓監(jiān)測(cè)，確定回采巷道和工作面的礦壓顯現(xiàn)的時(shí)空演化規(guī)律，進(jìn)一步驗(yàn)證了大結(jié)構(gòu)對(duì)礦壓顯現(xiàn)具有一定的控制作用;對(duì)不同工作面推進(jìn)速度的圍巖應(yīng)力、支架工作阻力和覆巖運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行分析，確定特厚煤層工作面推進(jìn)速度對(duì)礦壓顯現(xiàn)的影響，綜放工作