山地浅埋近距离煤层群顶板结构与岩层控制研究

【摘要】：本文综合运用现场矿压观测、相似材料模拟、理论分析等方法对山地浅埋近距离煤层群顶板结构与岩层控制进行了研究。矿压观测结果显示,与普通埋深工作相比山地浅埋煤层工作面具有顶板压力大,液压支架安全阀开启率高,矿压显现强烈的鲜明特点。由相似材料模拟实验结果发现了山地浅埋近距离煤层群开采后顶板的破断基本规律,并根据山地浅埋煤层开采上覆岩层破坏断特征以及运动规律的不同,将上覆岩层分为两个区域——“覆岩运动正常区”和“覆岩运动异常区”。在覆岩运动异常区,顶板破断由工作面贯通地表,形成铰接多边块结构；在覆岩运动正常区,上覆岩层破断形成稳定的三带结构,与普通埋深工作面覆岩运动规律相同。经过对多边块结构的受力分析指出工作面支架受力最大的区域为液压支架推进到多边块结构边界位置。上覆岩层两区域划分以及多边块结构受力分析结果很好的解释了山地浅埋煤层开采工作面矿压显现强烈的现象。此外,本文还运用3DEC数值模拟实验研究了坡体角度、回采方向对山地浅埋煤层开采覆岩运动规律的影响。最后,本文通过对多边块模型力学平衡条件进行分析,得到了山地浅埋近距离煤层群合理支护阻力的计算方法。以上研究成果,对于指导山地浅埋煤层群开采实践,促进安全生产具有重要的意义。