刘剑

（鄂尔多斯市能源局，内蒙古 鄂尔多斯 017010）

神东矿区煤层赋存埋藏浅、基岩薄，基岩多为坚硬粉砂岩，基岩上覆为厚松散覆盖层，厚度在5～80m 不等，煤层顶板岩层的稳定性较差。近年开采表明，煤层开采引起工作面上覆浅埋薄基岩切落形成剧烈的矿山压力显现[1]，导致工作面液压支架压死、水砂溃入工作面，不利于煤矿的安全生产[2]。本文以李家塔煤矿2-2中煤层首采工作面为背景，用相似模拟实验的研究手段对浅埋深薄基岩煤层开采覆岩运动及矿压显现规律进行研究，探索该矿浅埋薄基岩煤层上覆岩层破断机理及破断规律。

一、煤层地质条件分析

（一）工程地质概况

李家塔煤矿2-2中煤层层厚为0～4.78m，平均厚度3.78m。2-2中煤层顶底板岩性为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，层状岩类中等型。

2-2中煤层首采工作面煤层埋深在60～130m 左右，基岩厚度在15～40 m 左右，上覆松散层厚度在20～80m 左右。工作面煤层顶板直接顶为泥岩，层厚4.37m、老顶为粉砂岩，层厚为22.82m；直接底为砂质泥岩，层厚为5.08m、老底为砂岩，层厚为6.5m。

（二）煤岩物理力学参数

李家塔煤矿2-2中煤层上覆岩层发育较多的水平层理、裂隙和滑面等结构，RQD 平均50～75%，岩石质量中等（III），各岩层组岩石物理力学参数见表1。

表1 2-2 中煤层上覆岩层岩石物理力学参数

二、相似模拟实验研究

（一）模拟实验设计

按照1：200 的比例建立模型架进行相似模拟实验，模型力学参数见表1。模拟工作面从切眼到推进方向500m 范围的回采过程、覆岩破坏及地表下沉移动规律。模型沿工作面推进方向剖面示意见图1 所示。……