大倾角工作面覆岩三维破断运移演化规律
解盘石1
黄宝发1
伍永平2
罗生虎2
朱明建3
易磊磊3
徐辉3
陈建杰4
1.西安科技大学能源学院,陕西 西安 710054;教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室,陕西 西安 710054;陕西省岩层控制重点实验室,陕西 西安 710054;煤矿智能安全技术与装备应急管理部重点实验室,陕西 西安 7100542.西安科技大学能源学院,陕西 西安 710054;教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室,陕西 西安 710054;陕西省岩层控制重点实验室,陕西 西安 7100543.四川川煤华荣能源有限责任公司,四川 攀枝花 6170144.新疆焦煤(集团)有限责任公司,新疆 乌鲁木齐 830025
摘要：大倾角煤层安全高效开采的关键是对采场围岩与装备的多维耦合控制,定量化表征大倾角采场覆岩空间结构破断特征、采动裂隙发育和空隙分布特征是实现该类煤层精准岩层控制的前提.以大倾角长壁大采高工作面为工程背景,采用数值计算、现场实测与理论分析相结合的研究方法,在厘定覆岩空间移动变形规律的基础上,引入三维曲率、岩体空隙率及分形几何理论定量描述了采场不同区域破断岩块的运移-堆砌-铰接特征及岩体裂隙分布规律,实现了大倾角大采高工作面开采过程中三维结构组成及采动裂隙场空间占位的动态精细定量表征.研究表明,大倾角大采高破断顶板在采场空间发生了多维度耦合的非均衡运动,中、上部顶板以垂直岩层运动为主,下部顶板演变为倾向下滑.顶板破坏形式沿倾向、走向、垂向呈现三维区域异化,上部破断岩块错层、跨层迁移形成倾斜砌体结构,采空区后方存在"非均匀矸石-弯曲悬臂梁-破断岩块"承载结构形成非均匀空顶区域,承载结构相互约束,随倾向位置、覆岩层位不同发生动态演化.支架阻力分区波动性分布,中部阻力＞上、下部,走向非同步来压.曲率分布呈"横、竖O-X"形态,"O"型内部垮落岩块非平行同步下沉,倾向、反倾向堆砌结构并存,正负曲率不一,岩块间形成弱铰接结构.随覆岩层位升高,离层破坏区域向中下部和采空区中部偏移,岩体空隙率和分形维数呈现先增大后减小的现象.研究结果揭示了采空区内部覆岩三维破断运移规律,丰富了大倾角煤层岩层控制理论,也为顶板岩层运移规律的精细定量分析提供了新方法.
关键词：大倾角煤层大采高覆岩破断运移三维曲率空隙率分形特征
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52174126)陕西省杰出青年科学基金资助项目(2023-JC-JQ-42)西安科技大学优博培育计划资助项目(PY24002)
论文发表日期：2025-02-28
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：15( 12-26 )
英文信息