沟谷地形对浅埋煤层工作面动载矿压的影响规律研究

【摘要】：我国西部矿区普遍存在着沟谷地形的浅埋煤层开采条件，如地处陕蒙交界的神东矿区，为浅埋近水平煤层，部分沟坡的峰谷落差达30～70m，在沟谷处不仅松散表土层因冲蚀而缺失，部分基岩也因冲蚀而缺失。神东矿区活鸡兔井部分工作面在过沟谷地形时发生多起支架活柱急剧下缩甚至压架等动载矿压灾害事故，严重威胁了煤矿安全高效生产。针对上述问题，本文就沟谷地形对浅埋煤层工作面动载矿压的影响规律进行了深入研究。 通过现场实测、理论分析、相似模拟与数值模拟实验，对下列内容进行了研究：（1）浅埋煤层工作面过沟谷地形的矿压特征与产生动载矿压机理；（2）沟谷地形特征（沟谷沟深、坡角、被侵蚀的覆岩主关键层位置、沟坡走向投影线与工作面推进方向夹角）对浅埋煤层工作面过沟谷地形产生动载矿压的影响规律；（3）煤层层间距对重复采动工作面过沟谷地形动载矿压的影响规律；（4）浅埋煤层工作面过沟谷地形动载矿压的防治对策。 论文取得的主要创新成果如下：（1）揭示了浅埋煤层工作面过沟谷地形的矿压特征与动载矿压产生机理。浅埋煤层工作面在过沟谷上坡段易发生动载矿压，沟谷地段覆岩主关键层被侵蚀缺失是引起工作面出现动载矿压的根本原因。（2）掌握了浅埋煤层工作面过沟谷地形产生动载矿压的影响因素。沟深越大、被侵蚀的覆岩主关键层距离煤层越近、沟谷坡角越大、沟坡走向投影线与工作面推进方向夹角越小时，工作面越易发生动载矿压。（3）提出了沟谷地形下浅埋煤层工作面产生动载矿压的防治对策和措施。 研究成果指导了活鸡兔矿21305、21306两个工作面和补连塔矿22303工作面过沟谷地形动载矿压灾害防治实践，取得了较好效果。