近距离煤层工作面出倾向煤柱动载矿压机理研究.pdf

　第３５卷第１期 煤　　炭　　学　　报 Ｖｏｌ．３５　Ｎｏ．１　 　２０１０年 １月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹ Ｊａｎ．　 ２０１０　 　　文章编号：０２５３－９９９３（２０１０）０１－００１５－０６ 近距离煤层工作面出倾向煤柱动载矿压机理研究 １，２ １，２ １，２ １，２ 鞠金峰 ，许家林 ，朱卫兵 ，王晓振 （１中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏 徐州　２２１００８；２中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州　２２１００８） 摘　要：针对中国神华能源股份有限责任公司神东煤炭分公司大柳塔活鸡兔井２１３０５工作面过上 部倾向煤柱时的动载矿压问题，通过煤柱上方关键块体结构的稳定性分析以及模拟实验，对工作面 出煤柱阶段动载矿压发生的机理和规律进行了研究。结果表明：出煤柱阶段煤柱上方两关键块体 形成的三铰式结构是不稳定的，两关键块体会随下部岩层的下移而发生相对旋转运动，最终导致下 煤层关键层断裂块体上覆载荷过大而失稳，这是造成此阶段工作面动载矿压发生的根本原因；两关 键块体的回转角通常情况下无法达到维持其结构稳定的极限条件，这决定了出煤柱阶段工作面动 载矿压的普遍存在；当煤柱边界上方关键块体结构断裂线外错于煤柱边界时，下部岩层对其支撑力 的力矩最小，因而下煤关键层承受的载荷也就最大，故而最易导致下煤层工作面动载矿压的发生。 关键词：倾向煤柱；动载矿压；关键块体；关键层；断裂线位置 中图分类号：ＴＤ３２２４　　　文献标志码：Ａ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｔｒｏｎｇｓｔｒａｔａｂｅｈａｖｉｏｒｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ ｏｕｔｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒｄｉｐｃｏａｌｐｉｌｌａｒｉｎｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓｓｅａｍｓ １，２ １，２ １，２ １，２ ＪＵＪｉｎｆｅｎｇ ，ＸＵＪｉａｌｉｎ ，ＺＨＵＷｅｉｂｉｎｇ ，ＷＡＮＧＸｉａｏｚｈｅｎ （１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＳａｆｅｔｙＭｉｎｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１００８，Ｃｈｉｎａ；２ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉｎｅｓ，Ｃｈｉｎａ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１００８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｓｔｒｏｎｇｓｔｒａｔａｂｅｈａｖｉｏｒｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅＮｏ２１３０５ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｏｕｔｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒｄｉｐ ｃｏａｌｐｉｌｌａｒｉｎＨｕｏｊｉｔｕＣｏａｌＭｉｎｅｏｆＤａｌｉｕｔａ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｌａｗｏｆｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｗｅｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌ ｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｋｅｙｂｌｏｃｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｂｏｖｅｔｈｅｃｏａｌｐｉｌｌａｒａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔ ｔｈｅｔｈｒｅｅｈｉｎｇｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｋｅｙｂｌｏｃｋｓａｂｏｖｅｔｈｅｃｏａｌｐｉｌｌａｒｉｓｕｎｓｔａｂｌｅｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｓｔｏｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｒｏｔａｒｙｍｏｔｉｏｎｏｆ ｔｈｅｔｗｏｋｅｙｂｌｏｃｋｓｗｉｔｈｔｈｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｓｔｒａｔａ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｆａｕｌｔｂｌｏｃｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｌｌｌｏｓｅｉｔｓｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｄｕｅｔｏｔｈｅｅｘｃｅｓｓｉｖｅｌｏａｄ．Ｔｈｉｓｉｓｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｏｕｒｃｅｆｏｒｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ．Ｇｅｎｅｒａｌｌｙｔｈｅｔｕｒｎｉｎｇａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｔｗｏｋｅｙ ｂｌｏｃｋｓｃａｎｎｏｔｒｅａｃｈｔｈｅｅｘｔｒｅｍｅｃｏｎｄ