煤层倾角对仰斜工作面覆岩压实区裂隙演化规律的影响

为研究仰斜综采工作面采动覆岩压实区裂隙演化规律的煤层倾角效应,用物理相似模拟试验及理论分析相结合的研究方法,开展不同煤层倾角条件下采动覆岩压实区裂隙演化规律的研究,得到了压实区高度、垮落角以及宽度随煤层倾角变化的演化规律,进而建立了压实区演化煤层倾角效应模型。结果表明:随着煤层倾角的增大(0°<15°<30°),平均来压步距逐渐减小(12.5 m>11.6 m>10.4 m),采动覆岩离层量逐渐增加。同时,以采动覆岩离层量和底板应力为压实区边界判定依据,分析得出压实区高度随煤层倾角的增大而不断增大,且压实区高度变化趋势所拟合的直线斜率所组成的曲线随工作面推进距离的增加出现平缓、陡增、平缓的变化趋势,即压实区在形成初期高度相差不大,但会在工作面推进至55~65 m时高差迅速增大,且维持此较大高差直至工作面回采结束;随煤层倾角的增大,开切眼侧垮落角逐渐减小,而工作面侧垮落角逐渐增大;以压实区的高度和垮落角的演化规律为基础,建立了压实区空间简化模型,进一步得到压实区宽度随煤层倾角变化的数学表达式。最后,以采动裂隙椭抛带理论为基础,结合试验结果,建立了考虑煤层倾角的采动裂隙椭抛带压实区数学方程,为仰斜综采工作面准确定位卸压瓦斯储集优势区提供一定的理论依据。