下保护层开采条件下覆岩移动破坏规律研究

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保护层开采过程中,覆岩的运移规律以及“两带”发育高度对被保护层的卸压范围、卸压程度以及瓦斯治理方式的选择具有重要意义。因此,有必要对保护层覆岩运移规律以及“两带”发育高度进行研究,为保护层开采提供依据。  本文以寺河二号井为试验矿井,通过现场实测、理论分析、数值模拟的方法对94302工作面上覆岩层的运移规律进行研究,主要得出以下结论:  (1)采场覆岩运动可分为三个阶段,初始变形阶段,监测岩层位于工作面前方20m到工作面后方3m的区间时;剧烈变形阶段,工作面回采过监测区域3~25m的时间内;沉降衰退阶段,工作面回采过监测区域25m以远的时间内。  (2)根据对裂隙带发育过程的研究可以看出,裂隙带的发育高度随时间变化,呈现出:发生——发展(变大)——最大高度——回缩(降低)——稳定的过程,在工作面回采结束70天的时间内,裂隙带高度不断向上发展,并在采后70天时达到最大值,然后高度出现回缩,在采后90天回缩至稳定高度。  (3)综合钻孔电视及双端封堵测漏试验,94302工作面冒落带高度为2.2~4.5m,裂隙带高度为19~27m,3#煤层位于9#煤层采场的弯曲下沉带内,需要配合瓦斯抽采进行瓦斯治理;裂隙带发育呈现边界高、中部低的“马鞍形”,由数值模拟试验,在开采边界处,覆岩的塑性变形区有外凸现象,外凸范围为10m。  (4)通过回采期间对被保护层煤体及巷道应力观测可知,受采动影响在被保护层内形成3个区域,分别是应力增高区、卸压区和应力恢复区,工作面后方0~60m的卸压区是煤体膨胀变形主要区域,被保护层的弹性潜能得到释放,煤层透气性增大,是瓦斯抽采最佳区域。  (5)对比采动前后3#煤体图像,可以看出保护层开采后在煤体内形成很多微小裂隙,为瓦斯解吸及扩散提供条件。
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