近距离房柱采空区下长壁采场顶板垮落特征研究

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1、第29卷第2期采矿与安全工程学报Vol.29No.22012年03月JournalofMining&SafetyEngineeringMar.2012文章编号：1673-3363-(2012)02-0157-05近距离房柱采空区下长壁采场顶板垮落特征研究杨真，童兵，黄成成，王刚（中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221116）摘要为了研究近距离房柱采空区下长壁采场覆岩随时间变化的渐进破断过程和采动裂隙的发展演化规律，以唐山沟煤矿某工作面为工程试验背景，采用物理相似模拟、顶板下沉梯度分析和图像增强算法方法研究了11-2煤房柱式开采后下部近距离的

2、12煤长壁采场顶板岩层破断垮落及裂隙扩展情况。通过实验观察，并从能量释放的角度对岩层运移变化进行分析，结果表明：在近距离房柱采空区下，采用长壁回采工艺时，上部煤柱随时间变化产生破裂失稳，上覆岩层的能量以周期性的方式积累和释放，同时，每隔一个大的周期，有较大能量的突然释放。在此过程中，长壁采场顶板裂隙发育明显，裂隙扩展迅速，裂隙易与上部房柱采空区煤房导通，加速煤柱失效，并形成导水通道。关键词相似模拟；房柱采空区；顶板垮落；顶板位移变化率；采动裂隙1中图分类号TD325文献标识码AStudyofCavingandFracturingoverALo

3、ngwallPanelBeneathAGoafMinedbyRoomandPillarYANGZhen，TONGBing，HUANGCheng-cheng，WANGGang（SchoolofMines，ChinaUniversityofMining&Technology，Xuzhou，Jiangsu221116，China）AbstractInordertoresearchtheprocessofroofcavingandfracturingoveralongwallpanelwhichisbeneathagoafminedbyroomand

4、pillarmethod，physicalanalogsimulationhasbeenbuiltupincon-ditionofgeologicalsituationofTangshangoucoalmine.Inthisphysicalmodel，thesubsidencevelocitiesofroofandstratafracturinghavebeenobtained．Afterthesubsidencevelocitieshavebeendifferen-tiated，wegottheaccelerationofsubsidenc

5、einsuchkindofgeologicalandminingcondition．Thedatashowsthattheoverburdenreleasedenergywithashortstepperiodically．Bytheway，thelargerenergyreleasedafteraseveralshortstep．Duringthisprocessthestratabegantofracture，andespecially，thepillarcollapsedquicklyinagoafminedbyroomandpilla

6、rmethod．Thecavingprocessstartedfrompillarandrooftothesurfacequickly．Thefracturingspeedofstrataisquickerthanoneinavirginoverburden.Keywordsphysicalanalogsimulation；goafminedwithroomandpillarmethod；roofcaving；subsidencevelocity；mining-inducedfractures在我国，目前采用房柱式采煤法的产量和范围后，残煤开

7、采和上下煤层的复采都要必须面临此类很小，但在以前房柱式采煤法占有相当大的比例。的问题。在房柱式采空区下方进行长壁开采,已经有[1-2]很多煤矿均存在房柱式采空区，在煤炭资源整合了一定的实践和研究,但对其涉及到的顶板垮落收稿日期：2011-09-24基金项目：国家自然科学基金项目（51004102，51174193）；中国矿业大学青年基金项目（2009A002）作者简介：杨真（1978-），男，山西省大同市人，副教授，博士，硕士生导师，从事煤矿采空水防治及安全回采保障技术等方面的研究。E-mail：yangzhen@cumt.edu.cnTel

8、：15262008874158采矿与安全工程学报第29卷特征、能量释放特点和裂隙发育情况等事关下方工出现顶板裂隙发育沟通煤房，从而形成导水通道和[11]作面安全回采