分层开采下分层大断面开切眼顶板稳定性评估

作     者：柴敬 乔钰 高士岗 高登彦 陈苏社 吕情绪 杜文刚 韩志成 CHAI Jing;QIAO Yu;GAO Shigang;GAO Dengyan;CHEN Sushe;LYU Qingxu;DU Wengang;HAN Zhicheng

作者机构：西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054 国家能源集团神东煤炭集团陕西神木719315 

基　　金：国家自然科学基金项目(41027002) 

出 版 物：《工矿自动化》 (Journal Of Mine Automation)

年 卷 期：2022年第48卷第5期

页      码：21-31页

摘      要：为了研究分层开采下分层工作面大断面开切眼顶煤稳定性问题,以大柳塔煤矿活鸡兔井1-2煤层下分层203开切眼顶煤的14个钻孔为研究背景,采用理论分析、数值模拟和现场钻孔窥视分析了上分层开采与下分层开切眼掘进对开切眼顶煤塑性区的影响,并通过岩体完整性指数对顶板结构稳定性进行评价。从顶煤结构形态来看,由于上分层开采造成开切眼顶煤局部超挖或欠挖现象,开切眼的最大超挖量为1.2 m,最大欠挖量为0.8 m,顶煤不平整率为27.7%。理论分析结果表明:受上分层开切眼顶煤采动影响,底煤塑性区深度为2.02 m;受下分层开切眼掘进扰动影响,顶煤塑性区深度为1.50 m。钻孔窥视结果表明:将开切眼顶煤塑性区分别按理论计算和钻孔窥视划分为理论塑性区与实测塑性区,上分层采动影响造成的底板实测塑性区深度范围为1.06~2.04 m,下分层开切眼掘进扰动影响造成的顶煤实测塑性区深度范围为0.34~1.50 m,上分层采动影响造成的底板实测塑性区比理论塑性区平均小17.63%,下分层开切眼掘进扰动造成的顶煤实测塑性区比理论塑性区平均小25.82%。数值模拟分析结果表明:上分层采动影响造成的底煤塑性区深度范围为1~2 m,下分层开切眼掘进扰动影响造成的顶煤塑性区深度为1 m。上述3者所得结果一致性程度较高。开切眼顶煤稳定性评价结果表明:顶煤完整性指数范围为42.9%~87.9%,顶煤厚度与完整性指数呈正相关,与裂隙发育呈负相关,顶煤完整性评价为良好以上的占比超过1/2,说明顶煤整体结构基本完整。该研究结果可为分层开采下分层大断面开切眼同类工矿条件的顶煤厚度留设及支护方案设计提供参考。

主 题 词：巷道围岩 厚煤层分层开采 大断面开切眼 顶煤稳定性 钻孔窥视 塑性区范围 

学科分类：081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 

D　O　I：10.13272/j.issn.1671-251x.2021110029

馆 藏 号：203111981...