大采高综采上覆高位厚硬岩层移动演化规律研究

摘要

亭南煤矿井田范围开采4＃煤，煤层平均厚度为18m。含煤地层上部赋存有厚硬洛河组砂岩，厚度一般为200~300m，与开采煤层垂距一般为160~220m。与常规开采条件相比，在高位厚硬岩层条件下开采，达到充分采动范围更大，高位厚硬岩层断裂失稳后，往往诱发矿震，造成较为严重的矿山动力灾害，严重威胁矿井生产和人员生命安全。
　　本文以陕西彬长矿区亭南煤矿二盘区巨厚洛河组砂岩条件下6m大采高多工作面开采为研究背景，在分析覆岩岩性结构的基础上，应用数值模拟分析、理论分析、综合分析等手段对大采高综采工作面上覆高位厚硬岩层移动演化规律进行系统研究，得到如下结论：
　　通过对二盘区采矿地质条件、覆岩岩性结构特征分析，得出洛河组砂岩位于开采煤层覆岩的高位，在覆岩移动过程中具有关键层的控制作用；应用FLAC3D数值模拟软件，对高位厚硬岩层下多工作面开采进行数值模拟计算分析，得到了不同开采尺寸下地表下沉及覆岩破坏塑性区分布规律；应用关键层理论计算分析了覆岩中主关键层、亚关键层的控制范围及破断模式，结合地表移动观测结果，分析了关键层铰接结构控制覆岩移动破坏的机理；应用数值模拟计算分析了不同开采范围和不同煤柱尺寸下地表下沉值及覆岩破坏分布规律，在此基础上分析了区段煤柱的支撑效应。综合分析给出了大采高综采工作面上覆高位厚硬岩层移动演化规律。研究结果为系统地解决二盘区高位厚硬岩层下大采高工作面安全开采提供了参考依据。

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1 绪 论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 本文相关领域国内外的研究现状

1.3 本文研究的主要内容

1.4 本文的研究方案及技术路线

2 二盘区地质采矿条件及覆岩岩性结构特征

2.1 矿井概况

2.2 二盘区概况及地质采矿条件

2.3 高位厚硬岩层定义及覆岩岩性结构特征

2.4 本章小结

3 覆岩移动演化数值模拟分析

3.1 数值模拟研究目的

3.2 数值模拟软件简介

3.3 模型建立

3.4 数值模拟结果与分析

3.5 本章小结

4 高位厚硬覆岩移动演化规律

4.1 覆岩关键层的判别

4.2 高位厚硬岩层演化机理

4.3 高位厚硬岩层移动演化规律综合分析

4.4 本章小结

5 结论及展望

5.1 主要结论

5.2 论文展望

致谢

参考文献

附录