近距离煤层放顶煤上覆岩层采动损伤演化机理

摘要

本文以某矿3-5^#煤与2^#煤近距离赋存为背景，采用放顶煤“椭球体”理论与UDEC数值模拟相结合的方法，研究下伏3-5^#煤放顶煤回采对上覆2^#煤采动损伤演化规律及冒放性评价。结果表明：3-5^#煤采用放顶煤工艺时，2^#煤层处于松动椭球体影响域内但未进入放出椭球体范围，理论计算结果显示，放出矿体高度18.61 m、体积264.59 m³，松动矿体高度22.51 m、体积468.12 m³，两者空间关系决定2^#煤缺乏直接冒放通道；数值模拟结果显示，工作面推进20～100 m过程中，顶板裂隙发育呈现阶段性演化特征，初期离层上移扩展、裂隙由弱渐强，后期由强转弱，但受3-5^#煤与2^#煤间高岭岩-砂质泥岩互层阻隔效应显著影响，裂隙-离层系统始终无法形成持续贯通通道，该互层阻隔与椭球体空间关系共同作用，导致2^#煤层裂隙-离层系统纵向贯通性有限、冒放通道不连续，无法满足放顶煤工艺对持续贯通冒放通道的要求。综合分析，3-5^#煤在放顶煤开采条件下，2^#煤层整体冒放性评价差，不满足放顶煤开采工艺要求，主要制约因素为椭球体空间覆盖不足及互层阻隔导致的裂隙-离层系统不连续性，两者共同作用致使2^#煤缺乏有效放煤通道，难以实现稳定冒放。

关键词

“椭球体”理论 / 近距离煤层 / 采动损伤 / UDEC数值模拟 / 贯穿冒放通道

基金资助

中国中煤重大科技专项项目（20241BY001）