基于大范围岩层控制技术的大倾角煤层区段煤柱失稳机理研究

摘要

为了实现大范围岩层控制技术,提高大倾角煤层长壁工作面“R-S-F”系统稳定性,本文在分析区段采空区围岩失稳机制的基础上,建立区段间围岩失稳模型,研究了区段煤柱的应力分布规律和失稳破坏准则,确定了区段煤柱的合理尺寸.结果表明:大倾角煤层区段围岩连通运移可总结为“挤压-弯垮”与“压垮-倾倒”两种模式.而要实现大范围岩层控制技术,应使区段采空区围岩以“压垮-倾倒”模式进行失稳连通.覆岩结构以“梁-拱组合梁”形式存在时,区段煤柱强度决定了区段采空区的连通运移模式,以“双拱连续梁”形式存在时,区段煤柱尺寸决定了“压垮-倾倒”连通运移模式的矿压显现特征及变形破坏后的采空区三维空间形态.因而大范围岩层控制技术的关键在于区段煤柱的设计.结合区段煤柱自身强度及失稳破坏准则,确定其宽度k须在满足k＞kZH条件的同时尽量满足k＜kSK.最后以甘肃东峡煤矿大倾角煤层多区段开采为例,进行理论计算判定与相似模拟实验对比分析,从而对本文提出的区段煤柱失稳机理进行了验证.