特厚煤层综放开采载荷传递及内、外应力场形成机制
2019-03-29魏亚星张学亮孙梦田
采矿与岩层控制工程学报 2019年1期
何 团,魏亚星,张学亮,孙梦田
(1.河北工程大学,河北 邯郸 056038;2.北京天地玛珂电液控制系统有限公司,北京 100013)
特厚煤层综放开采侧向支承压力的形成与巷道沿空侧覆岩结构具有紧密的相关关系,巷道沿空侧覆岩结构变化的时间效应对应侧向支承压力的时效特征,巷道沿空侧覆岩结构的空间分布形态对应侧向支承压力的分区特征[1-5]。
与中厚及厚煤层分层开采相比,特厚煤层综放开采厚度大,覆岩活动范围增大,顶板垮落高度成倍增加,顶煤放出后短时间内煤矸不可能充填满采空区,巷道沿空侧覆岩长期运动,最终自下而上地形成垮落带、裂缝带、弯曲下沉带。将垮落带及裂缝带覆岩统称为低位覆岩,弯曲下沉带覆岩统称为高位覆岩,实际上,侧向支承压力由低位覆岩产生的载荷及高位未破断覆岩产生的载荷共同决定。这种载荷传递机制的典型特征是在采空区侧向煤体中产生内、外应力场,即:由低位覆岩载荷所控制的内应力场,与高位覆岩载荷相联系的外应力场。内、外应力场具有典型特征:内、外应力场形成的条件为同时存在破断及非破断覆岩;内、外应力场是伴生关系,二者同时存在又此消彼长,在同一开采地质条件下,内应力场范围及应力幅值的增大,将导致外应力场范围及应力幅值的降低;内、外应力场形成过程是时间的函数。在采动影响阶段,覆岩破断进程启动,此时覆岩破断高度较低,侧向支承压力峰值位置靠近煤壁,侧向支承压力动态调整,煤壁向里依次形成应力松弛区(破碎区)、塑性区、弹性区,该阶段侧向支承压力受控于煤壁的变形、屈服过程。……
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