基于全尺度建模的不连沟煤矿特厚煤层综放开采覆岩运移规律

牛和平; 杜文刚; 张方树; 张玉婷; 左开永

doi:10.16595/j.1671-055X.2025.03.003

六盘水师范学院学报 ›› 2025, Vol. 37 ›› Issue (03) : 29 -39. DOI: 10.16595/j.1671-055X.2025.03.003

基于全尺度建模的不连沟煤矿特厚煤层综放开采覆岩运移规律

牛和平, 杜文刚, 张方树, 张玉婷, 左开永

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摘要

特厚煤层综放开采强度大，覆岩垮落充分，矿压显现剧烈，严重威胁着矿井安全生产及生态环境保护。为此，主要以不连沟煤矿特厚煤层综放开采为工程背景，结合不连沟煤矿工作面采后地表下沉现象，采用Rhino+3DEC数值技术、理论分析与现场实测相结合的方法，建立三维全尺度数值模型，分析了工作面覆岩破断规律、覆岩“两带”发育特征及应力传递路径，以及特厚煤层开采后地表下沉特征。研究结果表明：（1）工作面初次来压步距为50 m，周期来压步距15 m;(2)经验公式计算两带高度，垮落带高度为31.86～63.72 m，导水裂隙带高度为220.25～230.45 m，数值技术得到垮落带最大高度52.30 m，裂隙带高度蔓延至地表；（3）采场覆岩垂直应力场沿倾向方向呈对称分布，应力调整并升高，远离工作面则逐渐降低，呈现应力恢复但非复原态，最终达稳定；（4）工作面达到充分采动时地表内出现横向裂隙，继续回采70 m后地表开始沉陷，中部沉降高度达到2.5 m，两侧沉陷范围较小，高度随回采的进行持续增大，回采结束时，地表沉陷量达到最大4.5 m;(5)现场实测结果为基本顶初次来压步距平均50.39 m，周期来压步距平均14.47 m。