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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
浅埋交错煤层群覆岩运动及复合采空区“三带”研究
  • 7
  • 作者

    陈殿赋 倪权 吴兵 李杨

  • 单位

    国能神东煤炭集团有限责任公司神东煤炭集团大柳塔煤矿中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院

  • 摘要
    为深入探讨煤层群开采对覆岩运动规律及煤层自燃风险的影响,以大柳塔活鸡兔井12204与22206复合采空区为研究对象,开展了一系列系统性分析。研究通过理论计算与无人机实测相结合的方法,对复合采空区的地表沉陷情况进行了全面评估,并利用三维离散元仿真软件3DEC模拟了复合煤层开采对覆岩运动的影响规律,同时,通过仿真结果验证模型精度,并结合Fluent软件,引入耗氧函数,进一步细化复合采空区的“三带”划分,分析了氧化带的空间分布特征及其对煤自燃风险的影响。理论计算结果显示,12204工作面重新压实区的地表最大沉陷量为3.54 m,22206工作面重新压实区的地表最大沉陷量为1.06 m;无人机实测结果表明,在采空区重叠区域,地表沉陷量高达5 m;模拟数据表明,煤层群开采的重叠区域地表沉陷系数为0.24,而下煤层煤柱上方的沉陷系数仅为0.12,煤层群开采导致的地表沉陷量为单层煤层开采的2倍,此外,下层煤层回采后覆岩会经历二次挤压变形,其垮落角较初次变形减小约9°。基于Fluent软件的氧气场模拟显示,下煤层进风侧的氧化带宽度约143 m,回风侧氧化带宽度为50 m,而上、下煤层底板氧化带的面积分别为26 676 m2和24 003 m2。这表明,上煤层的自燃风险更高,高氧气体积分数区域主要集中在进风侧及裂隙发育区域。本研究系统地揭示了煤层群开采导致的覆岩运动及地表沉陷特征,同时结合氧化带模拟,深化了对煤层自燃风险的认识。
  • 关键词

    浅埋深煤层立体交错煤层群覆岩运动地表沉陷3DECFluent

  • 引用格式
    陈殿赋,倪权,吴兵,等.浅埋交错煤层群覆岩运动及复合采空区“三带”研究[J/OL].煤矿安全,1-12[2025-01-18].https://doi.org/10.13347/j.cnki.mkaq.20241560.
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