俯偽斜上保護(hù)層開(kāi)采的保護(hù)范圍劃定研究.pdf

1、隨著礦井開(kāi)采深度的增加，在西南地區(qū)開(kāi)采低透氣性高瓦斯突出煤層群中，煤與瓦斯突出是嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn)的自然災(zāi)害之一，而開(kāi)采保護(hù)層是預(yù)防突出最有效也是最經(jīng)濟(jì)的區(qū)域性防突措施。保護(hù)層開(kāi)采的關(guān)鍵是確定保護(hù)范圍，尤其是針對(duì)急傾斜俯偽斜上保護(hù)層開(kāi)采保護(hù)范圍劃定遇到的難題更大。若采用傳統(tǒng)的《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》所規(guī)定的經(jīng)驗(yàn)方法劃定其保護(hù)范圍，將出現(xiàn)被保護(hù)層的實(shí)際被保護(hù)范圍與“細(xì)則”劃定的被保護(hù)范圍不一致的現(xiàn)象。本文以東林煤礦急傾斜上保護(hù)層俯偽斜開(kāi)

2、采為研究背景，研究了急傾斜上保護(hù)層俯偽斜保護(hù)層的保護(hù)范圍劃定問(wèn)題，主要內(nèi)容包括：
　　(1)通過(guò)對(duì)煤層開(kāi)采后的底板應(yīng)力、變形、破壞規(guī)律和瓦斯運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行總結(jié)分析，為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和數(shù)值模擬分析奠定理論基礎(chǔ)。分析表明：隨著回采工作面的推進(jìn)，底板巖層應(yīng)力經(jīng)歷了采前高度集中、采后急劇卸壓和應(yīng)力恢復(fù)三個(gè)階段，對(duì)應(yīng)著采前壓縮變形、采后膨脹變形和變形恢復(fù)；在壓縮區(qū)與膨脹區(qū)的交界處，底板巖體易發(fā)生剪切破壞，而膨脹帶巖體則易產(chǎn)生離層裂隙和垂直裂隙；在傾

3、向上，煤層傾角是影響底板巖體應(yīng)力的變化和破壞形態(tài)的重要因素：對(duì)緩傾斜及傾斜煤層，在下山口附近煤層底板所承受的應(yīng)力大于上山口，底板在下山口附近裂隙較發(fā)育；而對(duì)于急傾斜煤層，冒落矸石向下部采空區(qū)充填起到主要作用，限制了下部底板的膨脹及裂隙的生成，造成上部的采動(dòng)裂隙較下部發(fā)育。
　　(2)在理論分析的指導(dǎo)下，對(duì)東林煤礦上保護(hù)層俯偽斜開(kāi)采后被保護(hù)層的瓦斯壓力、流量變化進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，并分析了瓦斯壓力、流量和滲透性系數(shù)隨工作面推進(jìn)距離的變化規(guī)

4、律，得到了被保護(hù)層的原始瓦斯壓力分布規(guī)律和瓦斯壓力變化“四帶”范圍。研究表明：急傾斜俯偽斜上保護(hù)層工作面的傾向各處沿走向的卸壓保護(hù)角呈非均勻分布，其大小為43.5°～53.6°，沿傾向下部方向卸壓角為78.7°，上保護(hù)層超前距離不應(yīng)小于3.4倍層間距。
　　(3)采用三維快速拉格朗日法，通過(guò)模擬東林煤礦上保護(hù)層俯偽斜開(kāi)采后被保護(hù)層的應(yīng)力場(chǎng)及變形場(chǎng)的動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程，確定了隨著上保護(hù)層工作面的推進(jìn)，被保護(hù)層的垂直層理面應(yīng)力和煤層法向變形

5、規(guī)律；根據(jù)上保護(hù)層開(kāi)采后的應(yīng)力卸壓保護(hù)準(zhǔn)則和煤層法向變形保護(hù)準(zhǔn)則，確定了上保護(hù)層沿走向和傾向的保護(hù)范圍。研究表明：上保護(hù)層俯偽斜采煤法沿傾向上、下邊界的卸壓角分別為81.5°和74°；沿走向的卸壓角在傾向上呈非均勻分布，大小為30°～52°，偽傾斜工作面中部的走向卸壓角最大，為52°。與現(xiàn)場(chǎng)考察對(duì)比發(fā)現(xiàn)，數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)考察結(jié)果在數(shù)值上和變化規(guī)律上均具有較強(qiáng)的一致性，表明采用數(shù)值模擬方法來(lái)研究急傾斜偽傾斜保護(hù)層的保護(hù)范圍是可行的。