浅埋工作面过沟开采覆岩裂隙发育规律及来压机理

摘要

为减少浅埋煤层工作面过沟开采压架及溃水事故的发生，以某矿工作面过沟开采为背景，采用物理相似模拟、数值计算和理论分析相结合的方法，研究了工作面过沟开采的来压规律、超前支承压力变化规律及覆岩裂隙发育规律，建立了“上悬臂-下台阶岩梁”结构模型，揭示过沟开采逆坡坡顶强矿压机理。结果表明：工作面过沟开采期间，周期来压步距变化不大；来压期间支架平均载荷具有阶段性，呈现为逆坡阶段>顺坡阶段>沟底阶段；逆坡阶段工作面推进到坡顶22 m时，覆岩呈现大悬臂梁结构破断并回转下沉，导致强矿压；工作面超前支承压力受沟谷地形影响，与覆岩厚度成正比；过沟开采期间，地表裂缝的发育宽度随着工作面推进和覆岩回转运动，呈现先增大后减小最终逐渐闭合的运动特征；开采至逆坡坡顶时，在工作面煤壁前方出现超前裂隙，沟底开采阶段裂隙均垂直发育至地表，形成贯通地表裂缝，最大裂缝宽度10 cm;强矿压时刻支架载荷的理论计算结果与物理模拟结果基本一致。研究为浅埋煤层过沟开采逆坡坡顶强矿压控制及沟底溃水和冒顶灾害防治提供科学依据。

关键词

浅埋煤层 / 沟谷区域 / 覆岩垮落 / 来压机理 / 裂隙发育