采动诱发覆岩失稳破坏及应力演化规律研究

不同推进距离下采空区覆岩破坏过程复杂多变,采动应力与覆岩悬露面积之间的关系不明确。为了对不同推进距离下采空区覆岩移动演化规律及影响因素进行研究,以贵州六盘水某矿为研究对象,运用关键层理论分析了覆岩失稳破裂特征及应力演化规律,揭示了采动过程中产生的扰动对覆岩结构的破坏和位移的影响机制。采用3DEC模拟了不同开采距离下覆岩失稳破坏规律,分析了采动引起的覆岩失稳破坏模式,并研究了覆岩移动的规律。结果表明采煤工作面的覆岩结构在工作过程中会出现动态演化。覆岩散体呈现拉伸-压缩复合失稳和剪切失稳等失稳模式。这些失稳模式是由于覆岩结构受到工作面开采的影响,岩体内部产生应力和应变的不平衡。随着工作面推进距离增加,覆岩破坏高度增加,且应力传递高度随之增加,不同开采扰动下,破坏区域逐渐增加;在弱黏结厚煤层开采过程中,煤层上方的顶板岩层会出现不同程度的顶板垮落与下沉变形特征,从而对矿井安全造成潜在风险。研究结果对于理解采矿工程中的岩体力学问题、制定相应的采动控制措施、保障采矿作业的安全和稳定性具有重要意义。