浅埋多煤层重复采动的相互作用机理研究

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1、浅埋多煤层重复采动的相互作用机理研究　　摘要：本文首先论述了多煤层重复采动原理，基于此，对相互作用机理进行了相关探讨。关键词：多煤层；重复采动；相互作用中图分类号：X751文献标识码：A引言众所周知，工作面矿压显现异常是由采动覆岩结构运动和失稳所引起的，特定条件下的矿压规律与覆岩结构运动特征密切相关。虽然一些矿区在近二十年的生产过程中曾遇到一系列诸如工作面冒顶、异常压架、工作面涌水溃沙等工程问题，并且许多专家学者对此曾开展过大量的研究，但是已有的成果均是围绕第1层主采煤层所进行的，目前仍然缺少对浅

2、埋近距离煤层重复采动条件下覆岩运动规律的科学认识。而岩层控制的关键层理论为神东矿区浅埋近距离煤层重复采动条件下覆岩结构运动规律。1、工程实例分析9浅埋多煤层重复采动的相互作用机理研究　　摘要：本文首先论述了多煤层重复采动原理，基于此，对相互作用机理进行了相关探讨。关键词：多煤层；重复采动；相互作用中图分类号：X751文献标识码：A引言众所周知，工作面矿压显现异常是由采动覆岩结构运动和失稳所引起的，特定条件下的矿压规律与覆岩结构运动特征密切相关。虽然一些矿区在近二十年的生产过程中曾遇到一系列诸如工作

3、面冒顶、异常压架、工作面涌水溃沙等工程问题，并且许多专家学者对此曾开展过大量的研究，但是已有的成果均是围绕第1层主采煤层所进行的，目前仍然缺少对浅埋近距离煤层重复采动条件下覆岩运动规律的科学认识。而岩层控制的关键层理论为神东矿区浅埋近距离煤层重复采动条件下覆岩结构运动规律。1、工程实例分析9韩家湾煤矿属于陕西煤业化工集团公司下属子公司－陕北矿业有限责任公司韩家湾煤炭有限公司的一个煤矿。韩家湾煤矿矿井工业储量为12405.5万吨，设计可采储量为7872.7万吨，矿井生产能力按150万吨/年的核定能力

4、考虑，矿井服务年限为40.4年。韩家湾煤矿于1988年由中国人民解放军21集团军开始创建，井型规定为60万吨/年，1998年按国务院、中央军委的命令，移交给陕西省人民政府。2003年陕西陕北矿业有限责任公司及所属的韩家湾煤矿划归陕西煤业化工集团公司领导，为适应煤炭市场的发展，结合该矿的丰富资源及优越的开采条件，在陕西煤业化工集团公司大力支持下，韩家湾煤矿2006年开始着手升级改造，拟将矿井设计生产能力由原来的60万吨/年扩建为150万吨/年。2008年技改工程全部结束。目前煤矿生产能力已经达到40

5、0万吨／年以上。2、浅埋多煤层重复采动原理在浅埋深薄基岩近距离煤层群开采上覆岩层关键层结构类型中，第一类结构一般存在于极近距离煤层间距的煤层群开采中，由于煤层间距小，且无硬岩层，该类型中大部分情况相当于厚煤层开采中的分层开采关键层结构，下煤层开采过程中上覆岩层基本达到随采随冒，9下煤层工作面矿压显现主要取决于上煤层覆岩的关键层的岩性和稳定性，矿压显现规律类似于厚煤层分层开采时的矿压显现规律。在在浅埋深薄基岩近距离煤层群开采上覆岩层关键层结构类型中，第三类结构一般存在于煤层间距相对较远的煤层群开采，

6、在此类型中主关键层特性基本类似于其他结构中的破断失稳特征，亚关键层群是由两层或两层以上硬岩层组成，存在亚关键层群破断同步和亚关键层群破断不同步两种情况，在亚关键层群硬岩层间距较大的情况下，大部分会出现亚关键层群破断不同步的情况。当主关键层破断情况未知时，亚关键层群破断又不同步，关键层对矿压影响极其复杂，各关键层破断无规律性，该煤层群开采过程中下煤层围岩受二次采动矿压显现无规律性，有周期来压但步距无规律性，无法进行系统研究。综上所述，浅埋深薄基岩近距离煤层群开采上覆岩层关键层结构类型中第一类类似于厚

7、煤层分层开采关键层结构，国内许多学者己进行了系统研究，第三类在亚关键层群破断规律不同步的情况下，由于各关键层破断规律叠加，形成关键层系统无线性规律可循，呈现离散状态，则该情况不易研究。本节就单一关键层结构和复合关键层在亚关键层群破断同步结构进行系统研究，分析其破断特性。3、重复采动下离层发育规律对于离层水涌突机理而言，离层的形成是前提条件。本章依据海孜矿745工作面采矿、工程地质条件，采用理论分析、数值模拟方法对坚硬覆岩下离层的形成条件、影响因素、动态变化特征等进行分析研究，并提出离层的现场勘查技

8、术方法，以对理论分析和数值模拟结果进行验证。3.1、判别覆岩离层形成的基本理论9离层为采动覆岩沉陷运动过程中沿层面产生分离的现象，这一现象普遍存在于各类采场覆岩中，在垮落带、裂隙带及弯曲带中均可产生，但垮落带、裂隙带中离层发育的时间较短且其空隙会逐渐被压实闭合，而弯曲下沉带中一般离层范围较大，发育时间较长。对于采场顶板离层裂隙，目前国内研究成果较多，主要从传统矿压理论、顶板观测、相似材料及数值模拟等方面对离层的发育、分布规律进行研究。其中岩层移动理论及顶板实测结果表明：由于煤系地层