基于关键层理论的切顶留巷下覆岩裂隙分布特征研究

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 5; pp. 102 - 113
• Main Authors: 双海清, 辛越强, 李树刚, 林海飞, 周斌, 尚英智, 刘思博
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室,陕西西安 710054%西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054%陕西双龙煤业开发有限责任公司,陕西延安 727306 2024; 西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054
• Subjects: 卸压瓦斯; unpressurized gas; roof cutting and entry retaining; 覆岩累计膨胀; cumulative expansion of overbur-den; 切顶留巷; 覆岩裂隙; overburden fissures; 瓦斯抽采; gas extraction
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2023-1368

TD712; 针对切顶留巷工艺使得切顶侧采空区覆岩裂隙分布改变的问题,采用物理相似模拟与数值模拟相结合的手段分析了切顶留巷工艺下采空区应力分布、覆岩运移和采动裂隙分布规律.在此基础上,基于关键层理论与采动覆岩卸荷膨胀累积效应,探讨了切顶与未切顶侧覆岩裂隙发育高度和离层裂隙区宽度的变化,分析了不同层位定向卸压瓦斯抽采钻孔抽采效果,验证和反演了切顶留巷工艺下覆岩裂隙分布规律.研究结果表明:切顶留巷工艺能有效降低切顶侧顶底板的应力集中,但应力仍会向煤岩深部传递;切顶使得垮落岩层厚度与顶板破断形式发生改变,导致裂隙带发育高度、亚关键层控制范围内离层裂隙区宽度产生变化;切顶侧端头垮落带高度为未切顶侧的 2倍,裂隙带高度为未切顶侧的 0.87倍,在裂隙带中下部,切顶侧的离层量和穿层裂隙数量均大于未切顶侧;切顶侧在煤层顶板 8～30 m范围内裂隙发育量随距离增大而增大,在 30～48 m范围内随距离增大而减小,裂隙主要分布于裂隙带中下部;不同层位抽采钻孔瓦斯浓度和流量的"错峰"验证了上述研究结论.研究结果对高瓦斯矿井切顶留巷工艺下卸压瓦斯治理具有一定参考价值.