为了研究大倾角煤层多区段开采顶板变形破坏特征及区段间相互作用规律,首次采用物理相似材料模拟实验、PAPMMSP程序与开采损害预计等研究手段,对大倾角煤层多区段开采顶板及区段煤柱变形、破坏和运动规律等进行了定量分析。结果表明,大倾角多区段采场顶板沿垂直岩层方向和平行岩层方向的运动明显不同,下区段开采时更明显,其垂直岩层方向的位移是平行岩层方向的2倍。采场倾斜中上部破坏顶板以倾斜堆砌为主,倾斜中、下部破坏岩层则以反倾斜堆砌为主,倾向范围大但斜率小,其中下区段采场顶板倾斜堆砌高度达45 m,最大斜率为0.65,较上区段开采均明显增加。下区段开采顶板孔隙比云图呈非对称拱形,其最大孔隙比位于采场倾斜上部顶板,与上区段不同。下区段开采时,区段煤柱发生压缩、滑动,加剧了区段间的相互作用,导致上区段顶板发生大范围二次运移,使上区段采场低位破坏顶板二次压缩、高位顶板离层。较大倾角煤层单区段长壁开采,再次印证了多区段开采是导致采场围岩运动更为复杂且岩层控制难度大幅增加的关键。同时,上述方法为定量分析顶板运移规律提供了新手段。

国家自然科学基金面上项目(51774230);国家自然科学基金重点项目(51634007)；中国博士后科学基金项目(2018M633539)；

1 开采损害预计参数[21]
1.1 水平位移和垂直位移
1.2 斜率
1.3 孔隙率[23-24]
2 工程概况
3 物理相似材料模拟实验
3.1 物理相似材料模型设计
3.2 顶板运移数据观测与处理
3.3 物理模拟实验过程
4 多区段开采顶板变形破坏规律分析
4.1 顶板位移分布特征
4.2 顶板斜率分布特征
4.3 顶板孔隙分布特征
5 结论

解盘石,张颖异,LUO Yi,伍永平.基于开采损害预计的大倾角多区段采场顶板运移规律实验研究[J].采矿与安全工程学报,2020,37(06):1188-1195.