上分层遗留区段煤柱下斜交工作面综放开采覆岩结构演化特征
刘用1
王红伟2
吴学松1
田程鹏3
关荣福1
聂云枭4
范志伟4
曹沛沛1
1.甘肃华亭煤电股份有限公司砚北煤矿,甘肃华亭 7441002.西安科技大学能源学院,陕西西安 710054;西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安 7100543.西安科技大学能源学院,陕西西安 7100544.华亭煤业集团有限责任公司 技术中心,甘肃华亭 744100
摘要：特厚煤层分层综放开采上下分层工作面斜交布置时,下分层综放工作面间歇性过上分层遗留区段煤柱导致覆岩破断运动及矿压显现规律复杂,围岩控制困难,制约了煤矿安全生产.以甘肃华亭煤电股份有限公司砚北煤矿250203下综放工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验、数值计算、现场实测相结合的方法,研究了上分层遗留区段煤柱下斜交工作面综放开采覆岩运移规律及应力分布演化特征,阐明了下分层综放工作面开采扰动下上分层遗留区段煤柱失稳特征及围岩支承压力变化规律,定义了斜交工作面覆岩内场和外场,揭示了下分层综放工作面过遗留区段煤柱覆岩结构演化特征.研究结果表明:①下分层综放工作面开采诱发上分层遗留区段煤柱失稳导致覆岩大尺度空间垮落,扰动区内顶板结构渐次演化,形成"低位倒台阶组合悬臂梁+高位大结构砌体梁"组合结构.②在工作面距区段煤柱15 m时,区段煤柱最大垂直应力达到46.7 MPa,较下分层未开采时增大了 9.9％,煤柱形变现象较为明显;工作面位于区段煤柱正下方时,区段煤柱应力集中区域呈近似"月牙状"分布.③随着下分层综放工作面与上覆遗留区段煤柱斜交位置变化,外场覆岩破断形态呈近似对称梯形,结构动态失稳导致内场垮落形态呈"非对称双拱"、"对称双拱"、"单拱"演化过程.研究结果对特厚煤层分层综放工作面安全开采具有指导意义.
关键词：特厚煤层分层综放开采遗留区段煤柱斜交工作面覆岩结构
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51974230)国家自然科学基金(52474149)陕西省杰出青年科学基金(2023-JC-JQ-42)华能集团总部科技项目(6000230484)
论文发表日期：2024-12-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 46-58 )
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