浅埋近距煤层开采三场演化规律与合理煤柱错距研究
黄庆享
曹健
杜君武
李雄峰
1.西安科技大学能源学院,陕西西安,7100542.西安科技大学能源学院,陕西西安,7100543.西安科技大学能源学院,陕西西安,7100544.西安科技大学能源学院,陕西西安,710054
摘要：为探索浅埋近距煤层开采基于三场(应力场、位移场和裂隙场)演化规律的合理煤柱错距,实现井下减压与地表减损开采,以陕北柠条塔煤矿北翼东区1-2与2-2煤层开采为背景,采用FLAC3D,UDEC数值计算、物理模拟及理论分析相结合的方法,揭示了近距煤层开采覆岩与地表应力场、位移场和裂隙场演化规律,掌握了不同区段煤柱错距对煤柱集中应力、覆岩与地表位移及裂隙演化的影响,提出了基于三场演化规律的区段煤柱错距确定方法.研究表明,近距煤层开采的裂缝集中发育和地层拉、压应力集中源于煤柱引起的非均匀沉降,上部单一煤层开采后,在底板形成煤柱高应力区、低应力区和采空区中部高应力区,为避开上、下煤柱垂直应力叠加,下煤层巷道应布置在低应力区范围内.近距煤层开采的地表拉应力场和位移场与煤柱错距存在密切联系,通过合理的煤柱错距布置,可以减缓地表下沉的“波状”幅度,减轻地表拉应力和水平变形.随两煤层煤柱错距增大,覆岩裂隙场由叠合逐渐分散,对应地裂缝逐渐减小,煤柱错距对其上部的覆岩裂隙与地裂缝起控制作用.建立了应力场-位移场-裂缝场耦合控制模型,提出了煤柱错距的计算方法,可实现减轻地应力集中和地裂缝发育的耦合控制.本研究得到实测验证,并在柠条塔煤矿后续开采布置中应用.
关键词：浅埋近距煤层三场演化规律煤柱错距集中应力地裂缝保水采煤
分类号：TD823(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(51674190)
论文发表日期：2019-01-01
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：9( 681-689 )
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