急倾斜特厚煤层分层开采后的覆岩破坏特征研究

急倾斜特厚煤层分层开采后的覆岩破坏特征研究
作者：李浩建
来源：《科技资讯》 2015年第2期
李浩建
（山东省济宁市鲁泰煤业有限公司鹿洼煤矿山东济宁 273517）
摘要：特厚急倾斜煤层水平分层开采在采场矿压显现规律、老顶结构分析等方面已经取
得了一些重要进展，对特厚急倾斜煤层安全开采起到了积极的作用。

但由于特厚急倾斜煤层岩
移观测资料极少，现有的急倾斜预计模型都无法反映该条件下开采的力学机制，导致其在进行
地表沉陷预计时的精度较低，严重影响了特厚急倾斜煤层水平分层开采条件下“三下”采煤的
生产实践。

因此，要保持特厚急倾斜煤层分层开采条件下的安全开采，需要深入研究其开采后
的覆岩破坏与地表移动特征，从而更有效的指导现场工程应用。

关键词：急倾斜特厚煤层分层开采研究
中图分类号：TD823文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）01（b）-0063-01
国内目前对急倾斜煤层分层开采方面已进行了部分相关研究。

石平五等人根据现场实测的
矿压数据发现，急倾斜煤层开采存在一定的周期性矿压显现。

宋元文按照梁理论推算出了急斜
水平分段放顶煤开采条件下的老顶走向破断极限跨度。

对于特厚急倾斜煤层水平分层开采在采场矿压显现规律、老顶结构分析等方面已经取得了
一些重要进展，对特厚急倾斜煤层安全开采起到了积极的作用。

但由于特厚急倾斜煤层岩移观
测资料极少，现有的急倾斜预计模型都无法反映该条件下开采的力学机制，导致其在进行地表
沉陷预计时的精度较低，严重影响了特厚急倾斜煤层水平分层开采条件下“三下”采煤的生产
实践。

因此，要保持特厚急倾斜煤层分层开采条件下的安全开采，需要深入研究其开采后的覆
岩破坏与地表移动特征，从而更有效的指导现场工程应用。

1 实验研究
该文结合某矿的工程地质条件，采用相似材料模拟实验手段，研究了特厚急倾斜煤层水平
分层开采后的覆岩破坏与地表移动特征，通过对实验结果的对比分析，得到以下几个方面的结果。

1.1 采动应力分布特征
（1）急倾斜特厚煤层开采后，引起煤层上方岩层垮落和移动，导致应力场重新分布。

采空区内应力降低，下部煤岩层内产生应力集中，特别是临近采空区的顶板岩层受应力集中程度更高，这也是顶板巷道维护困难的原因。

（2）在开采下边界底板一侧，由于煤层采出后底板岩层失去约束，从而向采空区方向挤压，煤体内竖向主应力明显低于顶板一侧，但仍有较大水平主应力的作用，这也是导致底板巷容易
底鼓的重要原因。

1.2 上覆岩层垮落特征
（1）每一分层采放后，引起其上方已采分层形成的冒落煤岩体的滑落，形成空洞，又引起更大范围岩层垮落，岩层破坏范围进一步向上及顶板方向扩展，最终达到地表。

（2）顶板岩层的垮落具有周期性，一般开采多个分层后会产生一次大的岩层移动（大范围冒落或断裂滑移）。

深部开采阶段性岩移周期长、影响范围大，来压更强烈。

急倾斜特厚煤层分层开采，顶板岩层在倾斜方向周期性垮落是其特有的矿压规律，也是造成巷道动压冲击的重要原因。

1.3 地表移动特征
采动过程中，以采空区几何中心为参照点，在开采影响中央区域，离中心越近则岩层移动量越大，离中心越远则岩层移动量越小。

同一位置，直接顶板移动量最大，相应的地表点移动量最小，这反映了开采空间在上传过程中的耗散。

2 结语
急倾斜特厚煤层分层开采后的顶板岩层移动复杂。

直接顶岩层以沿底板向下滑落为主，老顶及以上岩层初期主要是沿断裂向采空区方向移动，后期随采空区整体向下滑移。

急倾斜煤层开采形成的采空区是一个不断扩大和移动的动态陷落漏斗。

参考文献
[1]彭文庆.特厚急倾斜煤层水平分层开采地表沉陷规律研究[D].西安：西安科技大学，2006.
[2]鞠文君.急倾斜特厚煤层水平分层开采巷道冲击地压成因与防治技术研究[D].北京：北京交通大学，2009.
[3]易四海.特厚急倾斜煤层水平分层开采地表沉陷规律研究[D].北京：中国矿业大学，2009.。