羅成才 任欣 張永舉 張?jiān)怂? 彭首清

摘 要：針對(duì)貴州礦區(qū)“三軟”煤層開(kāi)采斷層附近特殊地質(zhì)條件下礦壓顯現(xiàn)異常的問(wèn)題，采用數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)的方法，并根據(jù)米籮煤礦一采區(qū)三條下山東翼110302工作面的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了數(shù)值模擬模型。模擬分析了“三軟”煤層工作面直接頂垮落特征和基本頂破斷特征，并計(jì)算出工作面初次、周期來(lái)壓步距;斷層附近上覆巖層“三帶”發(fā)育特征。

關(guān)鍵詞：斷層附近;三軟煤層;礦壓顯現(xiàn);數(shù)值模擬

1 工程概況

米籮煤礦位于水城縣東南部米籮鄉(xiāng)，煤的結(jié)構(gòu)及堅(jiān)硬程度：半亮型煤結(jié)構(gòu)以塊狀為主，半暗型煤常呈致密狀或粒狀結(jié)構(gòu)。線理狀、透鏡狀很少。暗淡型和半暗型煤的礦物質(zhì)往往含量較高，結(jié)構(gòu)致密，顯得堅(jiān)硬。米籮礦井井田范圍內(nèi)含可采及大部分可采煤層15層，米籮礦礦110302工作面井下位于一采區(qū)三條下山東翼，開(kāi)采煤層為上二疊系龍?zhí)睹航M上段的11#、13#煤層，回風(fēng)順槽標(biāo)高在+1105.0～+1125.4m;運(yùn)輸順槽標(biāo)高在+1058.4～+1076.2m。該工作面開(kāi)采煤層為1#、3#煤層，1#煤層及3#煤層結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，1#煤層厚度平均在1.4m左右，3#煤層厚度平均在2.3m左右。

2數(shù)值模擬結(jié)果分析

2.1工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

（1）直接頂垮落特征

工作面推進(jìn)至距開(kāi)切眼26.5m時(shí)，直接頂與基本頂之間出現(xiàn)離層，并逐步形成了一條長(zhǎng)度為10.8m 、最大離層間距為0.1m的水平裂隙，隨著工作面的向前推進(jìn)，裂隙間距不斷加大，當(dāng)推進(jìn)距工作面28m時(shí)，直接頂首先發(fā)生部分垮落，一段時(shí)間過(guò)后，懸空的直接頂（12.25m）全部垮落，垮落長(zhǎng)度為36m，垮落角約為62°。直接頂垮落特征如下圖1所示。

（2）基本頂破斷特征

隨著工作面的推進(jìn)，直接頂不斷垮落，基本頂巖梁懸露面積越來(lái)越大，接近其極限垮距時(shí)，巖梁結(jié)構(gòu)發(fā)生破斷，基本頂產(chǎn)生初次來(lái)壓。當(dāng)工作面推進(jìn)至距開(kāi)切眼42.5m時(shí)，基本頂發(fā)生破斷，破斷長(zhǎng)度為42.5m，破斷厚度為10.5m，破斷角約為70°，即基本頂初次來(lái)壓步距約為42.5m。

基本頂初次破斷后，工作面繼續(xù)推進(jìn)，當(dāng)推進(jìn)到距開(kāi)切眼61.3m時(shí)，基本頂發(fā)生第一次周期破斷，破斷長(zhǎng)度為27 m，破斷厚度為11.2m，破斷角約為60°，當(dāng)推進(jìn)到距開(kāi)切眼81m時(shí)，基本頂發(fā)生第二次周期破斷，破斷長(zhǎng)度為15.5cm，破斷厚度為11.2m，破斷角約為65°。隨著工作面的不斷推進(jìn)，基本頂發(fā)生周期性破斷，其破斷特征為：破斷長(zhǎng)度為10～27m，破斷角為60～70°，破斷厚度為11.5m，基本頂周期來(lái)壓步距為16.8～20m。

2.2 覆巖“三帶”范圍劃分

通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果，模型開(kāi)挖150m后，通過(guò)分析覆巖下沉規(guī)律，并結(jié)合覆巖破壞結(jié)構(gòu)理論中長(zhǎng)壁工作面開(kāi)采后在采空區(qū)形成的“三帶”（即垮落帶，裂隙帶和彎曲下沉帶）理論，預(yù)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)工作面覆巖“三帶”劃分范圍為：垮落帶范圍為主采1#煤層上方第一層砂質(zhì)泥巖至第二層粉砂巖的一部分，高度約為3.3m;裂隙帶范圍為垮落帶以上第二層粉砂巖，高度為3.3～11m;彎曲下沉帶范圍為裂隙帶以上直至地表層。如圖2所示。

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作者簡(jiǎn)介：

羅成才（1997.09-），男，漢族，貴州遵義市人，在讀本科學(xué)生，主要從事采礦工程專業(yè)方面的學(xué)習(xí)和研究

基金項(xiàng)目：貴州省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（2018520997）