急傾斜特厚煤層分層開采后的覆巖破壞特征研究

李浩建

摘 要：特厚急傾斜煤層水平分層開采在采場礦壓顯現規律、老頂結構分析等方面已經取得了一些重要進展，對特厚急傾斜煤層安全開采起到了積極的作用。但由于特厚急傾斜煤層巖移觀測資料極少，現有的急傾斜預計模型都無法反映該條件下開采的力學機制，導致其在進行地表沉陷預計時的精度較低，嚴重影響了特厚急傾斜煤層水平分層開采條件下“三下”采煤的生產實踐。因此，要保持特厚急傾斜煤層分層開采條件下的安全開采，需要深入研究其開采后的覆巖破壞與地表移動特征，從而更有效的指導現場工程應用。

關鍵詞 急傾斜特厚煤層 分層開采 研究

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

Summary of special thick horizontal stratification Steep Seam in stope mining laws of strata behavior， structural analysis and other aspects of the old roof has made some important progress， especially on steep inclined seam mining safety has played a positive role. However， due to special thick rock movement Steep Seam few observations， existing models are expected to steeply inclined not reflect the conditions of exploitation under mechanical mechanism， resulting in lower precision of its carrying surface subsidence is expected， seriously affecting the special thick steeply inclined seam layering mining conditions under "three times" mining production practices. Therefore， to maintain the special thick steeply inclined coal seam mining under safe mining conditions， the need to delve into the destruction of overlying strata and ground movement characterized by its post-mining， and thus more effective guidance field engineering applications.

Keywords thick coal seam slicing

1引言

國內目前對急傾斜煤層分層開采方面已進行了部分相關研究。石平五等人根據現場實測的礦壓數據發現，急傾斜煤層開采存在一定的周期性礦壓顯現。宋元文按照梁理論推算出了急斜水平分段放頂煤開采條件下的老頂走向破斷極限跨度。

對于特厚急傾斜煤層水平分層開采在采場礦壓顯現規律、老頂結構分析等方面已經取得了一些重要進展，對特厚急傾斜煤層安全開采起到了積極的作用。但由于特厚急傾斜煤層巖移觀測資料極少，現有的急傾斜預計模型都無法反映該條件下開采的力學機制，導致其在進行地表沉陷預計時的精度較低，嚴重影響了特厚急傾斜煤層水平分層開采條件下“三下”采煤的生產實踐。因此，要保持特厚急傾斜煤層分層開采條件下的安全開采，需要深入研究其開采后的覆巖破壞與地表移動特征，從而更有效的指導現場工程應用。

2 實驗研究

本文結合某礦的工程地質條件，采用相似材料模擬實驗手段，研究了特厚急傾斜煤層水平分層開采后的覆巖破壞與地表移動特征，通過對實驗結果的對比分析，得到以下幾個方面的結果：

2.1 采動應力分布特征

（1）急傾斜特厚煤層開采后，引起煤層上方巖層垮落和移動，導致應力場重新分布。采空區內應力降低，下部煤巖層內產生應力集中，特別是臨近采空區的頂板巖層受應力集中程度更高，這也是頂板巷道維護困難的原因。

（2）在開采下邊界底板一側，由于煤層采出后底板巖層失去約束，從而向采空區方向擠壓，煤體內豎向主應力明顯低于頂板一側，但仍有較大水平主應力的作用，這也是導致底板巷容易底鼓的重要原因。

2.2上覆巖層垮落特征

（1）每一分層采放后，引起其上方已采分層形成的冒落煤巖體的滑落，形成空洞，又引起更大范圍巖層垮落，巖層破壞范圍進一步向上及頂板方向擴展，最終達到地表。

（2）頂板巖層的垮落具有周期性，一般開采多個分層后會產生一次大的巖層移動（大范圍冒落或斷裂滑移）。深部開采階段性巖移周期長、影響范圍大，來壓更強烈。急傾斜特厚煤層分層開采，頂板巖層在傾斜方向周期性垮落是其特有的礦壓規律，也是造成巷道動壓沖擊的重要原因。

2.3地表移動特征

采動過程中，以采空區幾何中心為參照點，在開采影響中央區域，離中心越近則巖層移動量越大，離中心越遠則巖層移動量越小。同一位置，直接頂板移動量最大，相應的地表點移動量最小，這反映了開采空間在上傳過程中的耗散。

3 結論

（l）急傾斜特厚煤層分層開采后的頂板巖層移動復雜。直接頂巖層以沿底板向下滑落為主，老頂及以上巖層初期主要是沿斷裂向采空區方向移動，后期隨采空區整體向下滑移。急傾斜煤層開采形成的采空區是一個不斷擴大和移動的動態陷落漏斗。

參考文獻

[1] 彭文慶.特厚急傾斜煤層水平分層開采地表沉陷規律研究[D].西安科技大學，2006.

[2] 鞠文君.急傾斜特厚煤層水平分層開采巷道沖擊地壓成因與防治技術研究[D].北京交通大學，2009.

[3] 易四海.特厚急傾斜煤層水平分層開采地表沉陷規律研究[D].中國礦業大學（北京），2009.