半煤岩下保护层覆岩运移规律与卸压效应

摘要

探究厚硬关键层影响下半煤岩保护层不同采高采动卸压效应，对半煤岩保护层确定合理采高，以控制排矸量、保障卸压效果及实现高效生产等具有重要意义.以金岭煤业172105半煤岩下保护层开采为例，通过物理相似模拟和FLAC^3D数值模拟，探明了半煤岩下保护层不同采高下关键层运移规律及对被保护层的卸压效应.结果表明：采高为0.8 m时，层间关键层未发生破断，上覆岩层整体平稳弯曲下沉，被保护层卸压不充分；采高大于1.15 m时，层间关键层发生破断，裂隙带发育至二₁煤顶板砂岩关键层底部，被保护层卸压显著.发现采高和厚硬灰岩关键层是金岭煤业半煤岩下保护层卸压效应的关键控制因素，构建了考虑采高和关键层影响的被保护层应力及膨胀变形量预测模型，明确了被保护层卸压程度与关键层和采高之间的定量关系.发现层间灰岩关键层厚度为8.0 m，采高为1.15 m时膨胀变形量可达到3.0‰；采高提高至1.9 m时，灰岩关键层发生破断，被保护层应力降低了41.6%～70.2%，被保护层最大膨胀变形量增大至23.3‰，取得了显著的卸压效果.研究结果指导了金岭煤业172105半煤岩保护层合理采高的确定和被保护层的高效卸压.

关键词

半煤岩下保护层 / 采高 / 覆岩运移 / 关键层破断 / 卸压效应

基金资助

国家自然科学基金项目(52174173); 中国博士后科学基金项目(2025M771781); 河南省重点研发与推广专项(科技攻关)(252102321097)