復(fù)采工作面過空巷（群）頂板煤巖結(jié)構(gòu)及控制.pdf

1、回收遺留在采空區(qū)的優(yōu)質(zhì)資源、實(shí)現(xiàn)對(duì)舊采殘煤的再次利用，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(hào)煤1301復(fù)采工作面過空巷為研究背景，結(jié)合圣華煤業(yè)相關(guān)地質(zhì)資料及物探手段對(duì)煤層賦存情況進(jìn)行了分析統(tǒng)計(jì)，建立了基于頂板初次垮落和周期垮落兩個(gè)過程的不同邊界條件的頂板力學(xué)模型，計(jì)算并模擬出了頂板斷裂形式。通過數(shù)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(fù)采工作面推進(jìn)過程中應(yīng)力分布與塑性區(qū)變化。針對(duì)頂板跨巷關(guān)鍵塊B對(duì)復(fù)采工作面支架壓力較大特點(diǎn)，提出了超前注漿充填工藝技術(shù)手段，并對(duì)其注漿參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。其主要工作如下：
　?。?）通過物探手段測(cè)得復(fù)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(shí)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)。
　　（2）通過計(jì)

3、算分析了3號(hào)煤基本頂厚度為4.66m，直接頂厚度為16.10m。根據(jù)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(chǔ)。
　　此處為公式略過
　　（4）構(gòu)建了復(fù)采區(qū)工作面推進(jìn)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(jiǎn)支兩邊固支、再到四邊簡(jiǎn)支，所對(duì)應(yīng)的頂板斷裂形式為不對(duì)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(jiǎn)

4、支三邊固支、到三邊簡(jiǎn)支一邊固支、再到四邊簡(jiǎn)支的過程，所對(duì)應(yīng)頂板斷裂形式為不對(duì)稱豎“半X—O”型斷裂形式。與回采實(shí)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(xiàn)在偏采空區(qū)側(cè)。
　?。?）通過FLAC3D數(shù)值模擬比較兩種不同空巷斷面隨工作面推進(jìn)對(duì)遺留煤柱、頂板的影響，有以下結(jié)論：空巷寬度較大時(shí)，煤柱塑性區(qū)范圍增加較快，煤柱垂直應(yīng)力的變化體現(xiàn)為煤柱應(yīng)力分布從“馬鞍型”、到“平臺(tái)型”、再到“孤峰型”，并且在工作面向前推進(jìn)的過程中，

5、應(yīng)力增長(zhǎng)速率加快，尤其是在揭露空巷后，垂直應(yīng)力變化強(qiáng)烈，煤柱出現(xiàn)提前失穩(wěn)現(xiàn)象；空巷寬度的改變導(dǎo)致頂板斷裂時(shí)關(guān)鍵塊B長(zhǎng)度與關(guān)鍵塊C長(zhǎng)度差值變化，且呈正相關(guān)性，即頂板發(fā)生斷裂時(shí)，頂板中間豎向裂紋總是偏向于采空區(qū)后方。
　?。?）建立了基于過空巷條件下的“跨空巷長(zhǎng)關(guān)鍵塊B”力學(xué)模型，計(jì)算求得支架工作阻力明顯高于支架額定工作阻力，此時(shí)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(duì)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