东峡矿急斜煤层长壁综放覆岩运动特征研究

摘要

大倾角厚煤层走向长壁综放开采时，由于煤岩层的非连续性和各向异性及大倾角的存在条件，使采场空间矿压显现和围岩运动表现出许多与缓斜和近水平煤层不同的特殊性。对大倾角及急斜煤层开采后的围岩运动的研究，已有大量成果出现，但还远不及对缓斜和近水平煤层那样的高度。本文将以东峡煤矿37220工作面为研究对象，分析急斜煤层的初次破断距和周期破断距，并重点研究工作面倾斜方向的矿压规律和破断情况。
　　为研究急倾斜煤层关键层破断规律，本文将运用理论计算、物理相似模拟、数值模拟三种方法分析研究，并对三种不同方法的研究结果与东峡煤矿现场的实际观测结果进行综合对比分析，最终得出结论。通过对东峡煤矿37220工作面煤岩特征分析：（1）建立了急倾斜煤层关键层走向弹性薄板力学模型和倾向梁结构力学模型，应用弹性力学、结构力学和材料力学相关知识对力学模型求解，得到关键层走向初次破断距、周期破断距的一般表达式以及倾向方向的最大弯矩、应力的位置。（2）应用物理相似模拟实验分别模拟东峡煤矿37220工作面走向开采情况和倾向的破断情况，记录走向模拟过程中初次来压步距、周期来压步距和倾向的矿压规律及关键层的破断情况。（3）RFPA数值模拟软件分别模拟东峡煤矿37220工作面走向开采情况和倾向的破断情况，记录走向模拟过程中初次来压步距、周期来压步距和倾向的应力分布规律及关键层的破断情况。结合东峡矿37220工作面矿压规律对理论计算结果、物理相似模拟结果和数值模拟结果进行综合对比分析。结果表明，东峡煤矿37220工作面初次来压步距约为65m，周期来压步距约为22m。急倾斜煤层关键层倾向破断位置不同于水平情况，并非在中间破断，而是在中部偏上位置，偏离中部位置的大小和岩层倾角，垮落岩块对下部采空区的充填程度有关。