急倾斜煤层水平分段综放开采覆岩运移规律研究.pdf

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1、煤炭工程第４９卷第４期ＣＯＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４９，Ｎｏ?４ｄｏｉ：１０?１１７９９／ｃｅ２０１７０４０２６急倾斜煤层水平分段综放开采覆岩运移规律研究索永录，张铎严，吴侨宁，祁小虎（西安科技大学能源学院，陕西西安７１００５４）摘要：基于急倾斜煤层水平分段综放开采时，顶板垮落所产生的冲击动量对工作面造成冲击，采用立体相似模拟实验建立相似模型，通过理论分析计算冲击动量，运用３ＤＥＣ数值模拟对人工爆破强制放顶进行模拟分析。结果表明：在开采初期，采用人工爆破放顶的措施可以减小顶板的悬露面积，顶板垮落后的覆浮矸形成垫层对下分段的生产起到良好的保护作用，降低了冒顶的风险，可有

2、效提高工作面的安全性。关键词：急倾斜煤层；水平分段；综放开采；覆岩运移中图分类号：ＴＤ３２５文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０９５９（２０１７）０４⁃００８６⁃０４Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｏｖｅｒｌｙｉｎｇｓｔｒａｔａｍｏｖｅｍｅｎｔｄｕｒｉｎｇｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｅｃｔｉｏｎｔｏｐ－ｃｏａｌｃａｖｉｎｇｉｎｓｔｅｅｐａｎｄｅｘｔｒａ－ｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍＳＵＯＹｏｎｇ－ｌｕ，ＺＨＡＮＧＤｕｏ－ｙａｎ，ＷＵＱｉａｏ－ｎｉｎｇ，ＱＩＸｉａｏ－ｈｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ′ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

3、Ｘｉ′ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｇｒｅａｔｉｍｐａｃｔｏｆｒｏｏｆｃａｖｉｎｇｏｎｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ，ｄｕｒｉｎｇｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｅｃｔｉｏｎｔｏｐ－ｃｏａｌｃａｖｉｎｇｉｎｓｔｅｅｐｃｏａｌｓｅａｍ，ａｓｉｍｉｌａｒｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｉｍｉｌａｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔ．Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｍｏｍｅｎｔｕｍｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｔｈｅｂｌａｓｔｉｎｇｆｏｒｃｅｄｒｏｏｆｃａｖｉｎｇｗａｓｓｉｍｕｌ

4、ａｔｅｄｗｉｔｈ３ＤＥＣ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｉｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｇｅｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｂｌａｓｔｉｎｇｃａｖｉｎｇｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｒｏｏｆｈａｎｇｉｎｇａｒｅａ；ａｆｔｅｒｒｏｏｆｃａｖｉｎｇ，ａｃｕｓｈｉｏｎｗａｓｆｏｒｍｅｄｗｈｉｃｈｐｒｏｔｅｃｔｅｄｔｈｅｌｏｗｅｒｓｅｃｔｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｒｉｓｋｏｆｒｏｏｆｆａｌｌｉｎｇ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｐｃｏａｌｓｅａｍ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｌｉｃｉｎｇｍｉｎｉｎｇ；ｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｃ

5、ａｖｉｎｇ；ｏｖｅｒｌｙｉｎｇｓｔｒａｔａｍｏｖｅｍｅｎｔ急倾斜煤层开采时，围岩在自我组织能力的作用下形本文在采用物理相似模拟实验的理论基础上，通过建成了应力拱壳，同工作面一起向前推进，同时发生“壳顶－立力学相似模型，系统分析明鑫煤炭公司二号立井急倾斜壳基”失稳的现象，最后在深部开采区域逐渐演化为新的煤层顶板的垮落条件及过程，提出防止顶板危害的措施，［１］应力拱壳。当煤层倾角不小于６５°，并且分段高度不大于并通过理论分析计算顶板危害大小以及３ＤＥＣ数值模拟计３０ｍ时，顶煤在冒落过程中逐渐形成的不稳定平衡拱，将算验证该措施的有效性，为安全生产提供保障。会受到煤层的周期性失稳影响，

6、导致顶煤的不稳定平衡拱１工作面概况不停地向上方部位移动，并且逐渐会形成工作面来压的现［２，３］明鑫煤炭公司二号立井所开采的Ｃ煤层基本合象，而且工作面顶板的压力体现为上部最大、下部次２＋３＋４＋５＋６［４］之、中部最小的分布状态，尤其当急倾斜煤层在开采的并，煤层总厚度达到２６?５ｍ左右，煤层倾角５８°～７２°，工过程中，其顶板中部将最容易产生弯曲破断的现象，使顶作面埋深约２００ｍ左右，因此采用水平分段综采放顶煤的采［５］板破断后呈人字型，而巷道围岩应力载荷呈非对称分煤方法开采。目前综放工作面开采的水平标高为＋１４４０ｍ，［６］布，在变形后易出现离层现象，离层是围岩变形的重要对应地

7、面的标高为１６４２～１６４３ｍ，开采深度为２００ｍ左右，［７］工作面的走向长度为１０００ｍ左右，倾向水平的长度为３２ｍ反映。在大段高条件下开采的工作面，沿煤层走向开采所体现的矿压显现规律，周期来压步距在２１～２６ｍ左右；左右，工作面的回风平巷沿煤层Ｃ４＋６的顶板布置，运输平在水平分段放顶煤开采的过程中，顶煤不稳定平衡拱的结巷沿煤层Ｃ２＋３的底板布置。Ｃ组煤层顶底板多为泥岩、砂质［８，９］泥岩、泥质砂岩，Ｃ煤层底板为砂质泥岩。工作面使用的构形式，将持续经历从平衡到失稳的反复过程。４收稿日期：２