上下煤层合采条件下夹矸层对上覆顶煤冒放性影响研究

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1、煤炭工程2010年第1O期上下煤层合采条件下夹矸层对上覆顶煤冒放性影响研究王志强，高全臣，赵景礼，张开加，黄立宁(1．中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京100083；2．中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，北京100083)摘要：通过对西山矿区8、9煤层夹矸层进行力学建模分析，得出其断裂准则，结合实际上覆岩层分类，对其进行计算，从而得出了该夹矸层的断裂条件，并进一步给出了实际生产中对回采工艺的要求，为矿井安全开采提供借鉴。关键词：煤层合采；夹矸层；顶煤冒放性中图分类号：TD853．2文献标识码：A文章编号：1671—0959(2010)10-007

2、8-03StudyontopcoalcavingaffectedbypartingsunderconditionofcombinedminingwithupanddownseamsWANGZhi—qiang，GA0Quan—chen。，ZHAOJing—li，ZHANGKai—jia，HUANGLi—ning(1．SchoolofMechanicsandArchitecturalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，Beijing100083，China；2．SchoolofResou

3、rcesandSafetyEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，Beijing100083，China)Abstract：WiththemechanicsmodelestablishedfortheNo．8andNo．9partingsinXishanMiningArea．thefracturecodeofthepartingswasobtained．Incombinationwiththeactualoverburdenrockclassification，thecalculatio

4、nwasmadeonthepartingsandthefractureconditionsofthepartingswereobtained．Thustherequirementsoftheminingtechniquewereprovidedfortheactualproductionandcouldprovidethereferencesfortheminesafetymining．Keywords：seamcombinedmining；partings；topcoalcaving西山矿区是具有60多年开采历史的衰老矿井，井下地③如果其高度比割煤高度大，需要

5、考虑其对顶煤冒放的影质构造复杂，煤炭资源濒近枯竭，可采储量逐年减少。9响，同时在研究回采工艺时，要将其作为顶煤一部分进行煤层为主采煤层，其中上覆8煤层过去采用刀柱式开采，研究。具体合采煤层顶底板岩性见表1。除留设了大量煤柱，还留有相当厚的一层浮煤，以及一部表1煤层顶底板岩性表分未采实体煤。现在要开采9煤层，若完全放弃顶层的残煤，势必要丢失大量的煤，而且垮落的8残煤会增加采空区自然发火危险，在确定8煤及8、9煤夹层均可放采的前提下，决定采9煤层，放8顶煤。8煤的坚固系数．厂为2，局部赋存的软煤坚固性系数／为1．0～1．5。9煤层中有4层夹矸，强度不大；夹矸厚度为0

6、．02—0．50m。进行合采中，9煤层中的四层夹矸其赋存的位置处于采煤机切割的高度内，所以不会对生产产生大的影响。而9煤层上方的0—1．7m厚的砂岩存在难点：①合采中，实际上应当将其归类于夹矸中；②单独考虑放煤效果时，尽可能增加割煤高度，最好将其划人割煤范围，但是在有限采高前提下，需要清楚理想条件下的夹矸厚度；收稿日期：2009—11—10作者简介：王志强(1980一)，男，内蒙古呼伦贝尔人，采矿博士、岩土工程博士后，现在中国矿业大学(北京)岩土工程博士后流动站主要从事采煤新技术及矿山压力方面的研究。782010年第1O期煤炭工程平均4．0m，放顶煤的要求即为顶

7、煤到达放煤口需要达到破1上覆岩层顶板分类碎的程度，因此，在此采用块裂体力学的理论与方法进行由于刀柱法回采8煤层的目的是保证顶板稳定，因此研究，认为控顶区靠采空区一侧的顶煤由于侧向约束力很在8、9煤层联合回采中，认为刀柱法与整层回采上覆岩小，顶煤多发生拉伸劈裂破坏。向煤壁方向随着侧压的增层条件近似。加，顶煤的破坏形式逐渐由拉伸劈裂破坏转化为剪切滑移8、9煤层联合回采时，8煤层向上16m厚的上覆岩破坏。随剪切滑移破坏区的发展，在控顶区顶煤内形成一层为直接顶，厚度为3．66m的粉砂岩为基本顶；8煤层上条贯通的剪切滑移面，即主控破裂带。形成主控破裂带如分层回采时，上覆9

8、m厚的石灰岩为直接顶，随