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老虎台矿主采煤层为特厚复合煤层,经过了之前的分层充填开采后,目前正在利用综放工艺开采水砂充填开采留设的阶段煤柱,或者是利用综放工艺开采对特厚煤层原生煤体进行分层放顶煤开采。特厚煤层重复采动引起的上覆岩层结构破坏和断层活动非常复杂,对开采的影响也与常规开采具有很大差异。为此需要对老虎台矿其上覆岩层结构特征进行研究,确定采动条件下上覆岩层的运动与破坏过程、覆岩空间结构及其运动规律,以及典型构造区域上覆岩层活动特征,重复采动工作面上覆岩层三带分布规律,优化巷道布置、开采工艺,并保障矿井安全高效开采。 论文从矿井地质条件、煤层赋存及厚煤层工作面分层开采情况等方面出发,确定老虎台矿井开采技术条件;通过对老虎台矿井工作面及煤柱区进行的EH-4探测电阻率剖面及地质钻孔提供的钻孔岩层结构信息综合分析,确定上覆工作面离层结构特征及其空间范围;采用数值模拟计算方法,特厚煤层开采后上覆岩层的变形和破坏规律进行研究,确定不同地质和开采条件下采场上覆岩层的变形特征、应力分布形态和破坏特征,揭示上覆岩层结构运动规律;综合理论分析、数值模拟、微震监测等方法的研究数据,确定老虎台井田上覆岩层三带分布特征,并确定上覆岩层采动破坏特征分区;基于矿井水文地质特征,对工作面上覆岩层结构充水特征进行分析,确定上覆岩层结构充水对开采的影响;通过现场观测及数值模拟,确定不同岩层结构特征及开采技术条件的工作面矿压显现规律及对开采的影响,进而对矿井开采技术方案进行优化,提出安全开采的建议。 通过论文研究确定了老虎台矿不同开采形式的工作面上覆岩层三带发育规律,完成了工作面上覆岩层采动破坏区域划分,阐明了工作面上覆岩层结构特征、运动破坏过程及应力动态演化规律,最终确定了上覆岩层运动规律对开采的影响。在绿色页岩区内开采遗留阶段煤柱工作面,即开采不受水害危险威胁区域,可根据遗留煤柱具体条件,建议适当加大开采高度,加大推进速度;在断层构造区与砂砾岩出露区,对于水害危险性较小区域,采用分层综放开采时,为减小开采覆岩破坏高度,可采用增加分层数量、降低分层高度,建议适当降低两个区域范围内工作面长度,由200m减小至160m~180m,推进速度由1.9m/d降低至1.5m/d。在水害危险性较大区域,建议采用水砂充填开采工艺。