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河南理工大学学报(自然科学版)2024年第03期:浅埋煤层开采覆岩“梯形”破断参数与裂隙演化分析

来源:期刊VIP网 时间:


作者:王朋;李瑞;程志恒;孔德中;陈昊熠;张宏图;

单位:贵州大学矿业学院;陕西省神木市能源局;中国矿业大学(北京)能源与矿业学院;华北科技学院矿山安全学院;煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室;北京科技大学土木与资源工程学院;河南理工大学安全科学与工程学院;

摘要:目的 为了探究浅埋煤层开采覆岩“梯形”破断参数与裂隙演化规律间的关联机制,并量化表征覆岩垮落、裂隙分布特征,方法 以崖窑峁煤矿为研究对象,采用理论分析、物理相似模拟、数值模拟、现场实测相结合的方法,分析覆岩垮落空间分布形态,并量化表征上覆岩层垮落“梯形”的分布参数。结果 结果表明:上覆岩层受煤层开采扰动影响,沿两侧破断线整体呈“梯形”形态,由于破断角φ,γ不同,故覆岩采动裂隙在空间上呈非对称“斜四边形”裂隙发育体的展布形态,结论 基于理论计算得出崖窑峁矿业30204工作面覆岩垮落分布形态,覆岩垮落两侧破断角开切巷处破断角φ∈[58.7°,68.7°),采煤机机头处破断角γ∈(60.8°,67.8°],并根据破断角公式进一步计算,得出开切巷处覆岩垮落长度L_(φj)=11.5 m;采煤机机头处覆岩垮落长度L_(γj)=10.4 m。依据现场30204工作面3~(-1)煤层顶板垮落实际监测数据,得出上覆岩层垮落的最佳高度为11~30 m,裂隙发育最佳宽度在距离工作面开切巷5 m和采煤机机头5 m范围内。

关键词:浅埋煤层;;破断参数;;覆岩垮落;;数值模拟;;相似模拟;;现场实测

基金资助:煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室开放基金资助项目(GJNY-20-113-17);; 国家自然科学基金资助项目(52074120)