叠加开采下浅埋煤层裂隙演化的相似实验与模拟

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1、叠加开采下浅埋煤层裂隙演化与连通特征文虎1-2,于志金1-2,翟小伟=2,刘雷政3,赵婿昱1.2（1•西安科技大学能源学院陕西西安710054;2•西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室，陕西西安710054;3,中国矿业大学安全工程学院煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室，江苏徐州221116）摘要:浅埋近距离煤层群上覆岩层受重复采动影响，裂隙叠加发育易形成采空区与地表连通。以典型近距离开采煤层群为例，采用物理模拟实验和数值分析的方法对上、下煤层开采过程中上覆岩层的裂隙演化时空规律和应力分布特征进行了模拟。结果表明：两煤层开挖结束后，裂隙高度呈驼峰式分布，沿倾向和走向方向

2、的两侧上方形成了较为明显的应力集中区；上部煤层开挖结束后，最大竖向裂隙发育高度为75m,但并未连通地表；随着下部煤层开挖，裂隙重复发育，裂隙高度随工作面推进逐渐增加，两侧裂隙率先与地表连通。关键词：重复采动；采空区；地表；物理模拟；数值分析；CrackDevelopmentandInterconnectedCharacteristicsofCloselySpacedShallowCoalSeamsbyOverlappingMiningWENHu'2,YUZhi-jink2,ZHAIXiao-weik2,LIULei-zheng3,ZHAOJing-yuk2(1.Schoo

3、lofEnergyandResources.Xi'anUniversityofScienceandTechnology.Xi'an710054;2.KeyLaboratoryofWesternMineExploitationandHazardPreventionofMinisttyofEducation,Xi'an710054;3.FacultyofSafetyEngineering.ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xiizhou221116)Abstract:Ovcrlyingstrataofcloselyspacedshall

4、owcoalscamsbytheinfluenceofrepeatedminingwhichcausecrackssuperpositiondevelopmentandformconncctionofinined・outareaandsurface・Takingtypicalcloselyminingcoalseamsasanexample,usingthemethodofphysicalexperimentandnumericalanalysistosimulatecrackevolutionregularityandstressdistributionofoverly

5、ingstrataduringtheprocessofslicemining.Theresultsshowsthataftertheminingprocessoftwocoalseamtherecomeobviousstressconcentrationregiononbothsidesoftrendandtendency.Fractureheightexhibitshumpshapedistribution,themaximumverticalfractureheightis75m,butnotconnectedtosurfaceafterhigherslicehave

6、beenmined.Withtheminingprocessoflowerslice,crackdevelopagain,crackheightgraduallyincreasedwiththeadvanceofworkingfaceandthebothsidesoffractureconnectedtosurfacefirstly.Keywords:repeatedmining;mined-outarea;surface;physicalexperiment;numericalanalysis我国神东、榆神、灵武等重耍煤m赋存着大量埋深在100-150m的近距离煤层群2

7、】。浅埋藏、薄基岩、间距小的特点，使其矿压显现特征和覆岩运移规律与普通工作面具有一定的区别⑶。许多研究者通过相似模拟或数值计算的方法对采动岩体的破坏规律及裂隙发育高度进行了研究〔处】。但近距离煤层上、下分层开采过程中，上覆岩体裂隙受重复采动影响，具有穂加发冇的特点。并随着开采强度的逐渐加人，裂隙高度发育，易形成裂隙连通地表，造成地表漏风，引发煤自燃火灾®7】。褚廷湘等罔认为岩层裂隙发育诱导釆空区漏风是浮煤口燃的主要原因。因此，掌握浅埋煤层覆岩裂隙随开采过程的演化规律，并依据连通裂隙的产牛和分布特征进行堵漏对防治浅埋煤层采空区煤