远场高位厚硬岩层破断运动机理及响应规律研究
张广超1
曲治2
孟祥军1
马俊鹏3
王超3
王磊4
李志勇3
王冬2
周广磊2
1.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590;兖矿能源集团股份有限公司,山东济宁 2720002.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 2665903.兖矿能源集团股份有限公司,山东济宁 2720004.深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南 232001
摘要：掌握远场高位厚硬岩层破断运动规律对于地表剧烈沉降、强矿震等灾害安全防控具有重要作用.以营盘壕煤矿 2201、2202工作面为研究背景,建立远场高位厚硬岩层破断力学模型,采用符拉索夫厚板理论分析白垩系砂岩组破断运动规律及其影响因素,并通过地表沉陷、微震响应规律进行验证分析.得出如下结论:①针对白垩系砂岩距煤层远、厚度大、整体性好的赋存特征,建立了远场高位厚硬岩层破断力学模型,采用符拉索夫厚板理论解算出了高位厚硬岩层初次破断临界力学条件.②随着抗拉强度增大,厚硬岩层破断悬露长度依次呈现缓慢增长、线性增长和指数型增长特征;随岩层厚度增大,厚硬岩层破断悬露长度近似呈现指数型增长;随着倾向悬露长度(工作面宽度)增大,厚硬岩层破断悬露长度呈现先增大后逐步减小的变化趋势.③营盘壕煤矿 2201工作面推采过程中,厚硬岩层不会发生破断;当 2202工作面推采至 960 m左右时发生竖向"O-X"破断;随着工作面继续推进约 188 m,厚硬岩层将发生周期性破断.④地表沉陷监测结果表明,2201工作面推采期间地表沉降值整体较小且无较大变化,以小能量微震事件为主;2202工作面推采期间地表下沉依次经历了缓慢下沉阶段、急剧下沉阶段、稳定阶段,大能量强矿震频率明显增大,大能量矿震发生位置与地表沉降最大值区域重合度较高,均处于"O-X"破断区域;地表下沉速度在距开切眼 960 m处达到最大值9.87 mm/d,并诱发了"6·8"强矿震事件,验证了远场厚硬岩层破断规律的正确性.
关键词：厚硬岩层厚板结构破断步距地表沉陷强矿震
分类号：TD32(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51904164)山东省高等学校青创团队计划资助项目(2022KJ212)国家重点实验室开放基金(SKLMRDPC20KF05)
论文发表日期：2023-11-25
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：11( 12-22 )
英文信息