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软岩工作面开采引起上覆岩层移动变形规律研究

朱威  
【摘要】:保护层开采及卸压瓦斯抽采是目前首选的区域性瓦斯治理措施,随着保护层的开采,被保护煤层的应力-应变状态和瓦斯应力动力状态会发生改变,煤层中的弹性势能被释放出来,裂隙的发育提高了煤层的透气性,被保护煤层内的瓦斯流动性变大,大量的瓦斯解吸出来,从而达到了卸压的作用,配合合理的抽采瓦斯措施,可以减小煤层内的瓦斯含量和内能,达到预防煤与瓦斯突出的目的。在工作面推进过程中,采场围岩原始的应力平衡被打破,上覆各岩层由于自重和其他岩体的应力作用而失去平衡,从而发生移动和变形。离工作面最近的岩层产生的移动变形最大,岩体的破碎度也最大,在采空区附近形成冒落区;在冒落区的上部岩体内裂隙得到发育,纵横交错的裂隙网组成岩体内的裂隙区;裂隙区上部的岩体保持了较好的稳定性,呈规则状下沉。由于上覆岩层内可能存在地下水、待采煤层、地表有各种建筑物等因素,是否能准确的判断出采场推进后覆岩各岩层的移动变形情况和可能的影响范围,对实际生产和制定安全措施具有非常大的指导意义。在没有合适的煤层作为保护层开采的情况下可以选择相对合理的岩石工作面作为保护层进行开采。本文结合芦岭矿软岩工作面开采的实际生产情况,运用相似模拟实验的方法对软岩工作面开采后引起的覆岩移动变形的情况进行探究,测量不同推进距离条件下采空区中部位置上覆岩层在垂直方向上的应力变化和位移变化情况,对实验得到的数据进行分析整理,结合实验结果对覆岩移动变形的"三带"范围进行预判,探讨软岩工作面作为上部煤层的保护层开采起到的作用效果。为了对覆岩的移动变形情况在整体上加以了解,本文结合数值模拟的方法对软岩工作面开采后可能引起的覆岩移动变形的因素进行定量分析,分析在不同推进距离条件下在采场工作面走向和倾向方向上采空区中部位置上部岩层的应力大小和位移情况,利用岩体受到的主应力作用的大小和性质来判断"三带"的范围,以此来检验软岩工作面作为上部煤层保护层开采的作用效果。利用两种实验方法得到的模拟结果对实际生产有很好的参考意义。


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