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缓倾斜近距离煤层群开采流固耦合相似模拟覆岩运移规律研究

2021-08-17易四海夏向学

煤炭工程 2021年8期

晏 涛,易四海,夏向学

(华北科技学院,河北 三河 065201)

灵新煤矿位于宁夏回族自治区灵武市宁东镇境内,主要煤系地层为侏罗系中下统(J1-2y)延安组,其特点是含水层厚、多煤层、缓倾斜且赋存稳定。现开采六采区,主要可采煤层自上而下分别为14#煤、15#煤和16#煤,各煤层间距在15m左右,14#煤上方18.4m、120.3m及176.4m处分别是K4、K3及K2含水层。由于两相邻可采煤层间距很近,上部煤层开采后会在残留煤柱周围形成应力集中,使得下部煤层开采区域的顶板结构和应力环境发生变化[1]。在这种顶板条件下开采下部煤层,会导致覆岩重复破坏进而出现顶板异常垮落的现象。顶板异常垮落会形成连通工作面和含水层间的纵向导水裂隙,使工作面存在突水隐患。为此,必须采取有效手段预防近距离煤层群开采过程中突水灾害的发生。

针对煤层群开采时上覆岩层运移规律,国内学者开展了大量研究工作。黄庆享等[2]研究了浅埋近距离煤层重复采动下覆岩裂隙二次发育机理,构建了裂隙扩张模型并给出了计算公式;马海峰等[3]指出近距离煤层群叠加开采时位移量会出现叠加增长效应,上部煤层的开采会缓和下部煤层开采时的矿山压力;王创业等[4]研究了单煤层开采和重复采动下矿压及裂隙演化规律,发现重复采动下覆岩裂隙增多、来压步距减短;杨国枢等[5]发现下部特厚煤层开采会导致直接顶向更远处发展,形成“垮落带叠加”的覆岩结构;胡青峰等[6]研究了重复开采下覆岩垮落及离层规律,发现了重复开采会导致弯曲下沉带上方出现新的导水裂隙带。……

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