大斷層下盤采動(dòng)對(duì)上盤煤層安全開采影響研究.pdf

1、以運(yùn)河煤礦7301工作面區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜煤層開采為工程背景，利用理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)、FLAC-3D數(shù)值模擬和相似材料模擬等方法，對(duì)大斷層下盤工作面采動(dòng)及斷層上盤區(qū)域煤層的安全開采進(jìn)行了分析研究。
　　(1)分析了煤層采動(dòng)覆巖變形破壞、應(yīng)力分布變化特征以及各因素對(duì)采動(dòng)覆巖變形破壞的影響性。對(duì)研究區(qū)域內(nèi)煤層及頂?shù)装鍘r石進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)測(cè)試:3煤抗壓強(qiáng)度為5.45～18.09MPa，巖性軟弱;頂板巖石彈性模量為1965.20～4022.11MP

2、a，抗壓強(qiáng)度為27.93～32.64MPa，屬于中硬巖性;底板巖石彈性模量為4395.72～18702.53MPa，抗壓強(qiáng)度為31.85～86.53MPa，屬于堅(jiān)硬巖性。
　　(2)研究了下盤煤層采動(dòng)對(duì)F10大斷層及上盤區(qū)域煤巖的影響。下盤工作面煤層采動(dòng)后，上覆巖層發(fā)生垮落、裂縫、彎曲下沉發(fā)育，形成近似拱形導(dǎo)水裂縫帶，導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度為90m左右(理論計(jì)算、數(shù)值模擬、相似材料模擬結(jié)果分別為86.5m、95m、90m);采空區(qū)上覆

3、巖層壓力分布發(fā)生變化，向工作面兩側(cè)轉(zhuǎn)移，在斷層F10附近出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象;斷層上盤區(qū)域出現(xiàn)下沉變形，且向斷層F10側(cè)發(fā)生輕微的傾斜，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)應(yīng)力分布發(fā)生變化，靠近F10斷層側(cè)應(yīng)力降低而靠近DF14斷層側(cè)應(yīng)力有所升高。
　　(3)對(duì)下盤煤層采動(dòng)和F10斷層耦合影響下上盤煤層安全開采進(jìn)行了研究，分析了在耦合影響下斷層上盤煤層采動(dòng)覆巖運(yùn)動(dòng)變形規(guī)律和圍巖應(yīng)力變化特征。上盤煤層采動(dòng)后，工作面圍巖發(fā)生運(yùn)動(dòng)變形破壞，頂板導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度為7

4、5m左右，底板破壞深度為25m左右;隨著工作面長(zhǎng)度增大，煤層采動(dòng)后頂?shù)装迤茐姆秶S之增大，頂板下沉量也增大，采空區(qū)外側(cè)巖層變形下沉量則相對(duì)較小;上盤工作面煤層采動(dòng)后，圍巖應(yīng)力分布發(fā)生變化，工作面兩側(cè)出現(xiàn)應(yīng)力集中，且工作面運(yùn)輸巷應(yīng)力集中程度大于回風(fēng)巷。
　　(4)確定斷層保護(hù)煤柱尺寸并提出上盤工作面布置方案:斷層F10留設(shè)70m保護(hù)煤柱，斷層DF14留設(shè)60m保護(hù)煤柱，工作面回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷分別沿F10斷層和DF14斷層保護(hù)煤柱布置，