特厚煤层分层开采下伏煤层应力分布及破坏特征研究
高建良1
蔡行行2
卢方超2
王文元2
1.河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454003;河南理工大学 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 454003;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 4540032.河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454003
摘要：对于特厚煤层分层开采,掌握煤层开采后下伏煤层应力分布及破坏特征能够为精准判定采空区瓦斯富集区提供一定理论依据.因此,为厘清倾斜特厚煤层下伏煤层应力及塑性破坏区的分布特征,开展了不同煤层倾角工作面回采的数值模拟计算.首先基于采空区压实理论,获得了采空区垮落岩体的应力-应变关系,进而通过迭代反演确定了破碎岩体的岩体力学参数.在此基础上,通过数值模拟计算及分析,得到了煤层倾角变化对下伏煤层应力分布及破坏特征的影响规律.结果表明:在采空区底板范围内,随着煤层倾角增大,采空区应力恢复"O"形圈不再以采空区中部走向线对称分布,而向倾向下部偏移.沿倾向,在采空区的上下两端,侧向应力集中系数均随煤层倾角增大而减小,但倾向上端侧向应力集中系数始终小于倾向下端侧向应力集中系数.沿走向,在工作面底板,超前支承应力集中系数随着煤层倾角增大而增大.最后,通过分析下伏煤层塑性破坏区的分布可知,工作面以及倾向上下端底板煤体内的塑性破坏深度均随着煤层倾角增大而增大,但倾向上端底板破坏深度始终小于倾向下端底板破坏深度;采空区底板最大塑性破坏深度所在位置逐渐远离采空区中部,向倾向下端偏移.
关键词：煤层倾角特厚煤层底板应力下伏煤层瓦斯富集
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家重点研发计划(2018YFC0808103)国家自然科学基金(51734007)国家自然科学基金(51704099)国家自然科学基金(51604101)河南省高等学校重点科研项目(19A440003)
论文发表日期：2021-05-25
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：8( 19-26 )
英文信息