淺埋煤層開采覆巖運(yùn)動規(guī)律及區(qū)段煤柱寬度留設(shè)研究.pdf

1、本文以楊家村煤礦2-2上煤層開采為工程背景，在現(xiàn)有綜采工藝、全部垮落法管理頂板開采技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用理論分析、相似材料物理模擬、數(shù)值模擬等方法，以淺埋煤層大采高綜采工作面為研究對象，對煤層開采上覆巖層運(yùn)動規(guī)律、結(jié)構(gòu)形態(tài)、區(qū)段煤柱寬度留設(shè)等問題進(jìn)行了研究。
　　通過對頂板來壓時間、強(qiáng)度分析，楊家村煤礦22205工作面開采后頂板周期性破斷明顯，存在觸矸前和觸矸后架后兩種切落形式，分別對這兩種情況下關(guān)鍵巖梁發(fā)生滑落失穩(wěn)條件進(jìn)行分析，認(rèn)為

2、h/l（即塊度i）是關(guān)鍵因素;根據(jù)A.H.威爾遜提出煤柱的塑性區(qū)、彈性核約束理論，選擇單位長度煤柱為研究對象，建立空間力學(xué)平衡模型，列出空間應(yīng)力平衡微分方程，利用邊界條件，解得未知常數(shù)，推得應(yīng)力極限平衡屈服區(qū)寬度口的求解公式和煤柱寬度理論計算公式。
　　通過相似材料模擬試驗(yàn)形象地表現(xiàn)了覆巖彎曲、下沉、破斷全過程，表明初次來壓和周期來壓期間頂板沿著支架后方切落，沿著巖層斷裂角向上發(fā)展;隨工作面不斷向前推進(jìn)，前方各測點(diǎn)下沉向前推移，下

3、沉曲線表現(xiàn)出由“V字形”向“平底鍋形”轉(zhuǎn)化的特征，兩端存在下沉值突變點(diǎn);巖層冒落高度56m，離層位置距煤層上方97.8m，覆巖垮落狀態(tài)只存在冒落帶和裂隙帶。
　　通過數(shù)值模擬試驗(yàn)，建立了區(qū)段煤柱寬度計算模型，對比分析了5m、10m、15m、20m和25m五種寬度的區(qū)段煤柱穩(wěn)定性及工作面巷道圍巖塑性區(qū)范圍，結(jié)果表明:當(dāng)煤柱寬度小于5m時，不能完全避開側(cè)向支承壓力高峰區(qū);當(dāng)煤柱寬度在5～10m之間時，煤柱處在側(cè)向應(yīng)力高峰區(qū)范圍內(nèi);當(dāng)煤