大倾角近距离煤层群长壁采场顶板破断机理

• 作者: 解盘石 屈利利 伍永平 张颖异 闫壮壮 冯坤 杨广兵 吉峰
• 来源期刊: 煤炭科学技术
• 学科: 工学
• 关键词: 大倾角煤层群 长壁开采 不均衡充填 复杂力系 顶板稳定性控制
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 采矿科学与工程|Mining Science and Engineering
• 页码范围: 65-74
• 页数: 10页
• 分类号: TD315
• 语种: 中文
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.NQNTK21-1070

摘要

大倾角近距离煤层群开采时,下层煤采场顶板受到重复加-卸载作用,其覆岩运移和矸石充填特征较单一煤层开采时更为复杂.以东峡煤矿大倾角近距离煤层群为研究对象,采用物理相似材料模拟试验、理论分析和现场实测相结合的手段,通过建立基于下层煤采场顶板的两端固支梁模型,确定了采场顶板易发生弯曲破断的位置,研究了大倾角近距离煤层群长壁采场顶板破断垮落特征.结果表明,上层煤采空区垮落顶板的堆积沿倾向具有不均衡性;垮落顶板与顶板残垣轮廓的接触程度存在差异性,沿垂直岩层方向可将垮落覆岩划分为完整倾斜砌体区域与倾斜砌体缺失区域.上层煤工作面底板受载沿倾向表现为分区特征,根据采空区的非对称充填特征将其划分为受近似点载荷的无矸石充填区和受非均衡作用的中、下部矸石充填区.下层煤开采时,采场倾斜中上部顶板(顶煤)先破坏下滑、充填至下部采空区,致使下部区域工作面顶板弯矩较小、倾斜中上部顶板弯矩较大,其中倾斜中上部顶板更易发生破断.由于采空区充填程度不同,下层煤采场来压呈现中部较大、上部次之、下部无明显来压的基本特征.相对于单一煤层开采,下煤层开采时周期性来压的强度较低且规律性不强.研究可为大倾角煤层群长壁采场顶板稳定性控制提供一定的理论支撑.