近距離煤層聯(lián)合開采覆巖結(jié)構(gòu)演化規(guī)律研究.pdf

1、本文以陽邑煤礦近距離煤層群開采為工程背景，借助理論分析、實驗室相似模擬試驗及計算機數(shù)值模擬試驗等方法，結(jié)合多目標因素層次分析法，針對特定煤礦圍巖條件闡述何為近距離煤層，對近距離煤層的定義進行了定量分析。在此基礎(chǔ)上對比論證分析近距離煤層群聯(lián)合開采與單一煤層開采覆巖結(jié)構(gòu)運移變化的差異性，以及近距離煤層聯(lián)合開采覆巖結(jié)構(gòu)應(yīng)力場和位移場的分布特征，總結(jié)近距離煤層聯(lián)合開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，為陽邑煤礦及相似地質(zhì)條件礦井的安全開采提供一定的理論指導(dǎo)。論文主

2、要成果如下：
　?。?）根據(jù)構(gòu)建出的“散體-塊體”頂板結(jié)構(gòu)模型，分析破碎頂板的冒落機理和動態(tài)過程。分析巖層特征、強度、完整性、煤層采動影響以及頂板圍巖應(yīng)力與穩(wěn)定性系數(shù)等因素對頂板穩(wěn)定的影響，運用多目標層次分析法對各因素指標進行定量評價，結(jié)合煤層賦存條件、開采條件及層間采動影響等因素對近距離煤層概念進行初步劃分，將煤層群分為非近距離煤層、近距離煤層和極近距離煤層。
　?。?）通過實驗室相似模擬試驗，近距離煤層聯(lián)合開采過程中，對

3、比不同錯距上下位工作面開采應(yīng)力場與位移場演化特征，最終確定上下位煤層工作面沿走向的合理錯距為40cm，對應(yīng)幾何相似比現(xiàn)場實際錯距為20m。
　?。?）總結(jié)分析近距離煤層聯(lián)合開采覆巖運移與破斷規(guī)律，大青面開采后頂板呈現(xiàn)塊狀破斷結(jié)構(gòu)，下架面開采過程中對已破斷巖層造成二次破壞，二次破斷位置位于塊狀巖體形心位置。下架面頂板初次來壓步距也為單煤層開采時的一半。厚煤層分層同采在上覆巖層垮落結(jié)構(gòu)上與聯(lián)合開采相似。
　　（4）運用UEDE離

4、散元數(shù)值模擬軟件模擬陽邑煤礦近距離煤層聯(lián)合開采，分別得到近距離煤層群聯(lián)合開采上下工作面應(yīng)力場和位移場運移演化規(guī)律，近距離煤層聯(lián)合開采超前支承壓力不同于單煤層下開采，工作面后方采空內(nèi)支承壓力變化為應(yīng)力降低區(qū)-冒落矸石壓實區(qū)-應(yīng)力降低區(qū)。同時根據(jù)模擬結(jié)果可知上下工作面聯(lián)合開采合理錯距范圍20~30m。
　　（5）針對陽邑煤礦大青和下架回采面近距離煤層聯(lián)合開采工程地質(zhì)條件，對現(xiàn)場實施不同錯距方案下聯(lián)合開采，通過觀測分析巷道超前單體液壓支