浅埋复采工作面厚硬岩层-煤柱结构模型及其稳定性研究

摘要：

厚硬岩层和煤柱是浅埋复采工作面开采诱发动力灾害的主要因素.以山东高庄煤矿浅埋水采复采工作面为工程背景,为了揭示厚硬岩层运动和煤柱应力演化之间的关系及其组成系统失稳规律,提出采场“厚硬岩层-煤柱”结构模型,分析结构模型的不同岩层重力形式、范围大小和变形特征,推导出厚硬岩层岩梁在固支端集中力和周期破断步距表达式,并以此为基础,综合煤体煤柱“动-静”载应力与其综合支承强度之间关系,探讨了厚硬岩层-煤柱失稳的力学判据、煤柱应力变化特征及其灾害防控方法.研究结果表明:(1)厚硬岩层条件下,水采复采工作面能够形成连续的“(⊥)”型空间结构,包括水平方向的“传递体”和高度方向的“支撑体”,传递体周期性运动是形成支撑体煤柱煤体支承应力集中和转移的主要原因;(2)煤柱煤体的静态支承应力p主要由支撑体受到的自身岩层重力(G和FL)与传递体转移岩层重力F2共同形成,传递体结构的厚硬岩梁破断运动是产生动载应力Pd的主要原因,阐释了厚硬岩层-煤柱结构模型的Ⅰ,Ⅱ-1,Ⅱ-2和Ⅱ-3失稳类型.成果成功运用于3 上301工作面开采实践,微震和应力监测等结果佐证了预测模型的合理性,并通过实施冲击防控措施,最终实现了工作面安全回采.

关键词：采矿工程、浅埋煤层、复采工作面、厚硬岩层、煤柱、失稳判据、灾害防控

所属期刊栏目：38

分类号：TD325(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;安徽省教育厅高等学校科学研究项目

在线出版日期：2019-03-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：87-100