浅埋近距离房柱式采空区之上综采围岩结构稳定性研究

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浅埋近距离房柱式采空区之上综采时,其围岩结构的稳定性与单一煤层采场围岩结构的稳定性相比更为复杂,它是各种因素相互影响的结果,这已严重制约着该类煤层群的安全高效开采,迫切需要对此类开采条件下的围岩结构特征、运动规律及稳定性等进行深入研究。围岩承载结构是采场岩层移动变形控制的关键,若此时仅研究具有较强承载力的基岩外部承载结构,而忽略基岩运动形成的内部结构对覆岩的承载效应,这将导致围岩结构稳定性计算结果的失真。因此,本文根据此类开采条件,通过理论分析、数值模拟及工程实测相结合的方法对其稳定性进行了研究。主要研究成果如下:(1)模拟研究表明,下煤层房柱式开采后,在层间岩层形成的应力平衡壳对覆岩起到了良好的支撑效果,围岩结构完整性较好,且层间岩层上方岩体所受应力与原岩应力相比基本无变化。上煤层开采过程中,基岩运动引起的内部承载结构将围岩所受应力向采场周围转移的同时,不但对结构内岩层的稳定起到重要的保护作用,而且可以抵抗采场岩层的移动变形,对采场矿压显现程度有着重要的影响,且210m宽的工作面在围岩稳定方面能够发挥有效的承载作用,上煤层开采后围岩稳定性较好。(2)通过对浅埋近距离房柱式采空区之上综采围岩结构的研究,揭示了上煤层工作面初次来压时箱梁桥结构的形成机理,确定了应力壳高度、腹板宽度等参数的计算公式,推导了其系统平衡时需满足的解析条件。建立了工作面周期来压时覆岩垮落结构的力学模型,确定了基本顶两端压力、剪力及垮落块体长度等参数的计算公式。(3)采空区破碎岩块的碎胀性不但使采空区自由空间高度减小,而且其类似于散体的特性使受冲构件的静变形性能增强,对冲击能量的吸收较多,可以很好的降低冲击应力。实践表明,上煤层工作面回采过程中,矿压显现未出现异常,巷道围岩变形较小,破坏深度较浅,围岩稳定性较好,上行开采安全可行。
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