特厚煤層綜放開采巷道沿空側覆巖結構與煤柱穩(wěn)定性研究.pdf

1、近年來，我國綜放開采一次采出煤層厚度有增加趨勢。2016年版《煤礦安全規(guī)程》中關于放頂煤技術明確規(guī)定:經過行業(yè)內專家論證確定合格的，特厚煤層的采放比可以大于1∶3。這樣就為20m以上特厚煤層一次采全厚綜放開采創(chuàng)造了條件。目前對于巷道沿空側覆巖結構的研究主要基于薄、中厚及厚煤層分層開采的背景條件下，特厚煤層綜放開采巷道沿空側覆巖結構特征與薄、中厚及厚煤層分層開采條件下的區(qū)別認識不清，特厚煤層綜放開采形成的巷道沿空側覆巖結構特征不明確。特厚

2、煤層綜放開采沿空側巷道布置方式的選擇、區(qū)段煤柱合理留設寬度的確定研究相對缺乏。
　　本論文以蘆子溝礦3107特厚煤層(25m)綜放工作面開采為背景，開展特厚煤層綜放開采巷道沿空側覆巖結構與煤柱穩(wěn)定性研究。運用相似模擬、3DEC數值模擬手段研究了特厚煤層綜放開采巷道沿空側覆巖結構特征。運用材料力學及彈性力學相關理論，揭示了巷道沿空側覆巖載荷傳遞機制，構建了側向支承壓力計算模型和計算公式。運用正交實驗方法研究了特厚煤層綜放開采側向支承

3、壓力主控影響因素及影響方式。綜合理論分析及現場實測手段，研究特厚煤層綜放開采側向支承壓力的分區(qū)特征，為特厚煤層綜放開采沿空側巷道布置方式的選擇及區(qū)段煤柱合理留設寬度的確定提供了依據，并在3107特厚煤層(25m)綜放工作面開展區(qū)段煤柱留設的工程實踐。
　　論文取得的主要結論如下:
　　(1)提出了特厚煤層綜放開采巷道沿空側覆巖結構特征:特厚煤層綜放開采時，巷道沿空側垮落帶破斷覆巖形成“懸臂梁”結構，低位裂隙帶下位破斷覆巖形成

4、“鉸接巖梁”結構，低位裂隙帶上位破斷覆巖形成多塊鉸接的“砌體梁”結構，高位裂隙帶破斷覆巖形成“懸臂梁”結構，低位裂隙帶與高位裂隙帶間產生明顯界限，更上位為彎曲下沉帶巖層。
　　(2)揭示了特厚煤層綜放開采巷道沿空側覆巖載荷傳遞機制:特厚煤層綜放開采巷道沿空側覆巖“懸臂塊體”懸露部分自重是采空區(qū)側向煤體高應力的主因;低位懸臂塊體是側向淺部煤體高應力的主因;高位懸臂塊體是側向深部煤體高應力的主因;覆巖活動范圍越大，附加應力在側向煤體中

5、傳播距離越遠。
　　(3)依據特厚煤層綜放開采巷道沿空側覆巖結構特征，構建了特厚煤層綜放開采側向支承壓力計算模型和計算公式。
　　(4)得到了特厚煤層綜放開采側向支承壓力的主控影響因素及影響方式，各因素對側向支承壓力的影響程度依次為:巖層破斷角＞懸臂塊體厚度＞基巖移動角?；鶐r移動角主要影響附加應力高應力區(qū)域的范圍，懸臂塊體厚度與巖層破斷角主要影響附加應力峰值的大小。
　　(5)得到了特厚煤層綜放開采側向支承壓力具有典型