急倾斜煤层开采与开拓巷硐群扰动效应数值模拟分析

针对西北地区某矿急倾斜煤层开采与开拓巷硐群工程越界对地方煤矿安全开采的问题,建立了急倾斜煤层开采与开拓巷硐群数值计算模型,分析了覆岩移动变形与应力演化规律。结果表明,急倾斜煤层开采,采空区上方煤层先破坏、垮落,顶板沿层理面法向发生弯曲、离层,采空区上部煤体先垮落,呈拱形结构,抑制了上覆煤岩体向采空区的垮落和移动;工作面采高5.2 m,顶板发生垮落,底板也会发生滑移,顶板一侧的沉陷大于底板一侧,在底板一侧出现断崖式现象,但垮落带发育高度小于工作面距井田边界的距离;巷硐群最大位移均发生在泥岩、煤层等软弱岩层以及断层破碎带区域,其扰动效应增加;在软弱岩层巷道最大影响圈边界增加,影响边界贯通,但最大裂隙带高度为11.5 m,裂隙带上脚未发育至井田边界标高。由此可知,工作面开采与开拓巷硐群对地方煤矿安全开采没有影响。

近距离煤层开采大巷稳定性数值模拟分析

针对西北地区某矿近距离煤层开采大巷稳定性问题,建立了煤层开采大巷稳定性数值计算模型,并根据现场支护参数对大巷支护效果进行模拟,分析了近距离煤层开采后各煤层大巷围岩移动变形特征、锚杆(索)预应力场以及裂隙场演化规律。结果表明:①近距离煤层开采之后,大巷煤柱两侧的顶板发生断裂垮落,距离大巷煤柱越远,顶板下沉量越大;②随着近距离煤层开采,大巷之间保护煤柱的集中应力逐渐消失,工作面两侧大巷保护煤柱中出现10 MPa的应力集中现象,应力降低区范围大大增加,应力转移到左右工作面大巷保护煤柱中;③随着煤层开采,大巷围岩在地应力场与锚杆(索)预应力场的叠加场影响最小主应力的压应力逐渐增加,并在巷道周围形成了一个闭合连续的压应力带,其范围不断增大,最小主应力值逐渐减小,且下层煤层的开采使上层煤层的大巷锚杆(索)所受的力增加;④下层煤层的开采使得上层煤层两侧工作面大巷保护煤柱的剪切破坏带深度增加,最大破坏深度增加14 m,下层煤层的大巷只在两帮出现深度为2 m的剪切破坏区,而两侧工作面的大巷保护煤柱出现10 m的剪切破坏。