大同礦區(qū)特厚煤層綜放開采強礦壓顯現(xiàn)機理及頂板控制研究.pdf

1、大同礦區(qū)是侏羅系和石炭系雙系煤層同時賦存而且頂板堅硬難冒的礦區(qū),煤層的賦存和開采條件復雜,在石炭系14-20m特厚煤層綜放開采過程中,工作面出現(xiàn)了強礦壓顯現(xiàn)而且嚴重影響了工作面的安全高效生產(chǎn)。為此,本文結(jié)合大同礦區(qū)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特點、雙系煤層的地質(zhì)賦存條件、已有的開采環(huán)境和石炭系特厚煤層安全高效開采的要求,采用理論分析、物理相似模擬、數(shù)值計算以及現(xiàn)場實測相結(jié)合的方法,深入分析研究了石炭系特厚煤層綜放工作面強礦壓顯現(xiàn)機理,提出了工作面強礦

2、壓的控制方法與技術(shù)途徑。
　　(1)揭示了大同礦區(qū)石炭系特厚煤層綜放開采工作面礦壓顯現(xiàn)的特征規(guī)律。石炭系3-5＃特厚煤層大采高綜放工作面老頂初次來壓步距和周期來壓步距大,動載系數(shù)大,具有強礦壓顯現(xiàn)特征,老頂來壓持續(xù)時間長,支架安全閥開啟頻繁,煤壁片幫和工作面順槽圍巖變形嚴重,動載特征明顯,而且周期來壓強度呈現(xiàn)強弱交替出現(xiàn)的大小周期變化規(guī)律。
　　(2)建立了基于地質(zhì)動力和開采技術(shù)條件的從宏觀區(qū)域到微觀局部的礦壓研究新方法。揭

3、示了大同礦區(qū)地質(zhì)動力環(huán)境、雙系煤層采動相互作用,侏羅系采空區(qū)煤柱集中應力和石炭系煤層覆巖破斷失穩(wěn)、沿空動壓多因素共同作用的強礦壓顯現(xiàn)機理。
　　(3)揭示了口泉斷裂對同忻井田強礦壓的影響機理。同忻井田口泉斷裂的水平擠壓和垂直升降形成了井田內(nèi)典型的地質(zhì)動力環(huán)境,復雜的構(gòu)造背景、應力的集中和彈性能量積聚形成了發(fā)生強礦壓顯現(xiàn)的地質(zhì)動力條件,通過對井田構(gòu)造應力區(qū)的劃分,明確了易發(fā)生強礦壓顯現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造帶和高應力區(qū)域。
　　(4)分析

4、了雙系煤層開采的相互作用和侏羅系采空區(qū)煤柱對石炭系開采的礦壓作用機理。同忻井田上覆永定莊礦侏羅系煤層采空區(qū)留設(shè)的區(qū)段煤柱,其應力影響深度50~70m,石炭系煤層開采覆巖垮裂帶高度150-170m,區(qū)段煤柱的集中應力和石炭系煤層的覆巖活動加劇了礦壓傳遞作用和礦壓顯現(xiàn)強度。
　　(5)揭示了石炭系特厚煤層開采覆巖的垮斷失穩(wěn)結(jié)構(gòu)特征,據(jù)此建立了特厚煤層綜放工作面支架與圍巖關(guān)系力學模型,并確定了石炭系特厚煤層覆巖多層堅硬頂板條件下支護阻力