大傾角煤層開采覆巖結(jié)構(gòu)特征分析.pdf

1、大傾角煤層是指埋藏傾角為35°～55°的煤層。隨著我國東部易采資源枯竭、開采重點的西移，大傾角煤層開采問題已經(jīng)成為西部地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、東部礦區(qū)保持高產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展過程中亟待解決的問題。受煤層傾角、地質(zhì)構(gòu)造等多因素影響，大傾角煤層開采覆巖結(jié)構(gòu)是一個具有復(fù)雜性、動態(tài)性、非線性的空間問題。分析大傾角煤層開采覆巖結(jié)構(gòu)特征，對大傾角煤層開采理論的建立具有重大意義，對采場支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計、采場圍巖礦山壓力控制、安全開采等工程實踐具有重要的參考

2、價值。
　　 本文以大傾角煤層采場大范圍覆巖為研究對象，通過物理相似材料模擬、數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的綜合研究方法，對大傾角煤層開采覆巖運移規(guī)律、力學(xué)特征及覆巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面、系統(tǒng)研究，主要得出以下結(jié)論：
　　 1.大傾角煤層開采覆巖垮落形態(tài)沿工作面傾斜方向呈不對稱拱形特征，各主要因素對頂板最大斷裂高度影響程度依次為：煤層傾角>頂板巖層強(qiáng)度>采煤高度，并獲得頂板斷裂高度的預(yù)測公式：1 2 3 168.3 2.45 9.

3、53 0.65 H X X X =---，通過與實測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，驗證了預(yù)測公式的合理性。
　　 2.揭示了大傾角煤層開采覆巖運移在空間上的不對稱性、時間上的不同步性，得出覆巖應(yīng)力非均勻分布規(guī)律，頂板應(yīng)力釋放區(qū)主要位于工作面中上部區(qū)域，底板應(yīng)力分布表現(xiàn)為沿工作面傾向自上而下逐漸減小，工作面上部支承壓力較小，峰值點距工作面較遠(yuǎn)，下部支承壓力較大，峰值點距工作面較近。
　　 3.提出大傾角煤層開采覆巖宏觀應(yīng)力拱殼結(jié)構(gòu)，該結(jié)

4、構(gòu)具有幾何形態(tài)非對稱性和應(yīng)力分布不規(guī)則性，構(gòu)建出應(yīng)力拱殼的分析模型，得出覆巖應(yīng)力拱殼形態(tài)方程，對采場圍巖宏觀應(yīng)力拱殼和采動裂隙發(fā)育形態(tài)參數(shù)的影響因素進(jìn)行系統(tǒng)分析，根據(jù)煤巖體的失穩(wěn)破壞形式，得出應(yīng)力拱殼的四種失穩(wěn)模式：壓縮失穩(wěn)模式、拉伸失穩(wěn)模式、剪切失穩(wěn)模式和復(fù)合失穩(wěn)模式，給出四種失穩(wěn)模式的失穩(wěn)判據(jù)。
　　 4.結(jié)合新疆焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司主焦煤礦井大傾角煤層開采25112 工作面具體情況，應(yīng)用所構(gòu)建的應(yīng)力拱殼分析模型，給出該條件