摘要：随着地壳浅部易采煤炭资源的逐渐枯竭,复杂地质条件下的多煤层开采将成为新常态。由于多煤层开采对上覆岩体造成极大的重复扰动,导致覆岩的垮落、移动与裂隙演化规律相较于单一煤层开采更加复杂。为了研究多煤层下行重复采动条件下覆岩变形与裂隙演化特征,本文以陕北神府矿区张家峁煤矿4^(-2)煤层、4^(-3)煤层、4^(-4)煤层、5^(-2)煤层开采为研究对象,进行了几何相似比1∶100的相似模型试验和UDEC数值模拟研究。张家峁煤矿四层煤层下行重复采动物理相似模拟和数值模拟分析结果表明,周期来压步距随下行开采呈逐渐减小的规律,冒落带高度与煤层厚度正相关,4^(-2)煤层开采后导水裂隙带贯穿至地表,4^(-3)煤层、4^(-4)煤层、5^(-2)煤层开采结束后,导水裂隙带均贯穿层间覆岩。顶板围岩在反复拉伸、挤压作用下,破碎程度逐渐增大,且多为未闭合裂隙。研究结果可以为多煤层开采条件下的顶板管理和开采设计提供理论层面的参考和指导。

摘要：针对王村煤业深井综掘机割煤时间长、部分区域支护难度大和巷道掘进速度慢等问题,研究了不同阶段重复采动围岩变形规律,对围岩应力场和位移场演化进行了分析,优化地质情况良好的地段、工作面顶板破碎阶段、在煤壁片帮地段或处于采后掘进阶段割煤工艺。在原支护方案的基础上,设计分段支护方案,采用泥岩顶锚网索梁支护以及架棚和锚索联合支护。通过对现场变形量监测以及保护煤柱采动应力监测,结果表明:巷道变形量基本稳定,整体支护效果良好,掘进速度显著提高。采用分段支护方案,每月的进尺比原方案提高了34.04%,生产效率和巷道支护质量大幅提高,说明所提出的割煤工艺和支护优化方案切实可行。

摘要：煤层重复采动覆岩破坏特征及裂隙带发育特征与煤矿安全、高效开采密切相关。本文以贵州松河煤业发展有限责任公司为研究背景,采用3DEC模拟分析覆岩内部的应力分布和裂隙演化过程,揭示覆岩裂隙带发育机制。研究结果对理解近距离采动下覆岩导水裂隙带形成及其对矿井安全的影响具有重要意义,为煤层开采工程设计和安全预测提供理论依据。

摘要：采用相似材料模型试验,在上行和下行开采方式下,对近距离煤层重复采动覆岩裂隙的时空演化特征进行了研究。采用数字图像处理技术对覆岩裂隙进行了量化分析,并基于分形理论与信息熵,提出了采用裂隙分形维数、裂隙熵和裂隙率3个特征参数来反映裂隙状态。研究结果表明:随着煤层开采的不断推进,上行开采重复采动覆岩裂隙的裂隙熵和裂隙率具有相同的变化趋势,下行开采重复采动覆岩裂隙的分形维数、裂隙率具有相同的递增趋势,但是裂隙熵在不同开采条件下的变化有较大的差异。在重复采动条件下,上、下行开采覆岩裂隙分形维数在沿开采方向上的变化分别呈“马鞍形”和“梯形”,裂隙率和裂隙熵呈相似的周期性振动变化,但裂隙率的振幅小于裂隙熵。相比于上行重复开采,下行重复开采的覆岩裂隙的产生与扩张作用较强。上行开采重复采动距离煤层底板越远,裂隙熵越小;下行开采重复采动距离煤层底板较远的地方裂隙熵较大,当夹矸岩层全部垮落后,上、下煤层的破坏带连通,导水裂隙带高度持续发育。

摘要：为了研究多煤层重复采动下覆岩破坏高度的发育规律,以公乌素煤矿三煤层开采为工程背景,通过现场实测、数值模拟研究方法,得到了单层开采和三层重复开采时16煤1604工作面覆岩导水裂缝带高度,采用3DEC数值模拟研究了单煤层开采及重复采动覆岩的破坏特征,理论分析了重复采动覆岩裂隙发育机理及裂缝带高度的计算方法。结果表明:钻孔冲洗液观测与钻孔窥视结合实测法更准确,公乌素16煤重复采动条件下,裂采比15.14,垮采比3.15;模拟显示采空区两侧裂隙发育明显且为离散裂隙,中部裂隙闭合,裂隙高度与实测较为接近;提出了3种不同程度的重复采动裂缝带发育高度的计算方法,为确定重复采动条件下覆岩裂隙发育高度提供理论依据。

摘要：基于重复采动下巨厚岩层失稳仍引发大能量矿震的特点,通过分析重复开采中上覆岩层的冒落和移动规律,研究巨厚岩层关键块体的结构形态、在不同区域的受力情况以及断裂失稳特点,得出重复采动引发矿震的机理:一是采高增加造成采空区上方顶板"活化",导致原铰接平衡岩层结构发生滑落或剪切失稳,引发矿震;二是顶板岩层移动线外扩,导致边界区域岩层在平面和高度方向活动范围增加,造成高应力集中区巨厚岩层大范围失稳,引发强烈矿震。依据矿震诱发冲击机理,通过优化工作面开采设计、降低对危险区域的扰动和优化巷道围岩结构强度,有效地保证了被解放层采场的作业安全,实现了"有震、无灾"的控制目标。

摘要：我国华北型矿区均受石炭二叠纪煤系底部的太灰、奥灰强含水层影响。为分析带压开采过程中,受采动应力及水压双重作用下,煤层底板隔水层承载变形特征及其破坏机理,设计了承压水自动加载系统,通过物理模拟试验再现底板隔水层重复采动影响下裂隙萌生、扩展、贯通等破坏失稳过程。明确底板不同层位的裂隙分布及其形成机理,并通过全场位移监测系统得出底板岩层移动变形规律及位移分区特征。

摘要：为解决采动影响下的采场覆岩运动,尤其是重复采动影响导致地面井断孔率较高的问题,以分层开采条件下的工程环境为基础,通过建立平面相似模型,进行煤层的分层开挖、采场覆岩的剪切滑移和离层位移对地面井监测线的影响的连续监测,获得了地面井在重复采动影响下的变形特征:采动区地面井在重复采动影响下剪切变形呈现出"增大→减小→增大→减小"的反复错动的活动特征且下分层开采后地面井剪切滑移量较上分层开采后增大了30.12%;离层拉伸变形呈现出"增大→增大→增大→增大"的持续增加的活动特征且下分层开采后地面井离层拉伸变形与采厚比较上分层开采后增大了29.8%。同时,针对地面井变形规律提出了井身强化设计的防护思路。

摘要：为了研究山体下3层煤开采对坡体稳定的影响,采用理论分析与物理模拟方法,对煤层群开采引起坡体移动变形的程度进行了分析,结果表明:原设计方案中1#煤层开采对坡体稳定影响较小,2#煤层开采将导致坡体的移动变形急剧增大,在坡体中产生的开采裂缝易致坡体失稳,3#煤层开采则对坡体的移动变形影响较小;实验结果与理论计算结果基本一致。

摘要：分析了利用移动角参数留设保护煤柱的局限性。针对六家煤矿多煤层高强度重复采动的开采特点,以《采空区公路设计与施工技术细则》中采空区一级公路地基允许变形标准作为赤平公路允许变形限值,采用地表移动计算的方法留设公路保护煤柱。各可采煤层保护煤柱线与赤平公路水平距离为218m,保护煤柱内可采压煤量约7. 35Mt,六家煤矿东一采区2014—2017年生产实践表明:保护煤柱以外区域的开采,并不会威胁到赤平公路的安全运营,公路保护煤柱留设合理。