近全岩薄煤线综采面合理层位高度优化研究

针对将极薄近全岩煤层作为主采煤层的保护层开采的技术难题,为了实现近全岩工作面安全稳定回采,以平煤十二矿为研究背景,在分析近全岩煤层赋存状况与围岩物理力学特性的基础上,通过理论计算与数值模拟相结合的方法,研究了近全岩薄煤线工作面在设计采高范围内的最优层位布置高度,得出薄煤线层位高度为设计采高2 m范围内的0~0.5 m时,为近全岩工作面的最优开采方案。平煤十二矿己14近全岩工作面开采结果表明,该薄煤线层位布置方案合理,实现了近全岩工作面安全高效回采,具有重要的经济、社会效益。

大埋深高承压水双层结构底板破坏机理及应用研究

平煤矿区首次开采近全岩下保护层工作面用于解放其上部受瓦斯突出威胁的己组煤炭资源,近千米埋深开采近全岩层势必加大底板破坏深度,一旦扰动隔水层内L5弱富水性含水层形成寒灰水间接补给通道,影响工作面底板安全稳定。为此首先建立双层结构底板塑性滑移线场理论模型,推导出三种工况下双层底板最大破坏深度解析解;然后通过自主设计的孔隙水压力(弹簧)和地层有效应力(千斤顶)协同工作的相似模拟试验平台,基于数字图像相关技术模拟分析了采场顶底板变形形态和破坏特征;最后使用钻孔应变测量方法在平煤十二矿己_(15)-31040近全岩工作面开展底板破裂发育形态现场监测。结果表明:采用双层结构底板塑性滑移线场理论计算出己_(15)-31040近全岩工作面底板最大破坏深度为16.59 m;相似模拟试验揭示了底板破坏集中于开切眼及工作面两端,具有明显滞后破坏特征,最大破坏深度为17.8 m,工作面推进159.9 m进入充分开采后,底板应力逐渐恢复;现场实测结果显示底板岩体在工作面前方7.9 m出现压剪滑移破坏,工作面推过钻孔前后底板分别表现出压剪和拉剪破坏,底板最大破坏深度介于16.5~18 m。现场实测与理论计算和相似模拟试验结果较为吻合,研究成果有利于推动大埋深、高承压煤岩层开采底板水害防治技术的进步。