煤炭科学技术

作者：李昂, 周永根, 杨宇轩, 于振子, 牟谦, 王满, 张波,

关键词：近全岩下保护层工作面, 近千米埋深, 寒武系灰岩, 底板水害, 相似模拟, 钻孔应变技术,

平煤矿区首次开采近全岩下保护层工作面用于解放其上部受瓦斯突出威胁的己组煤炭资源，近千米埋深开采近全岩层势必加大底板破坏深度，一旦扰动隔水层内L5弱富水性含水层形成寒灰水间接补给通道，影响工作面底板安全稳定。为此首先建立双层结构底板塑性滑移线场理论模型，推导出三种工况下双层底板最大破坏深度解析解；然后通过自主设计的孔隙水压力（弹簧）和地层有效应力（千斤顶）协同工作的相似模拟试验平台，基于数字图像相关技术模拟分析了采场顶底板变形形态和破坏特征；最后使用钻孔应变测量方法在平煤十二矿己15-31040近全岩工作面开展底板破裂发育形态现场监测。结果表明：采用双层结构底板塑性滑移线场理论计算出己15-31040近全岩工作面底板最大破坏深度为16.59 m；相似模拟试验揭示了底板破坏集中于开切眼及工作面两端，具有明显滞后破坏特征，最大破坏深度为17.8 m，工作面推进159.9 m进入充分开采后，底板应力逐渐恢复；现场实测结果显示底板岩体在工作面前方7.9 m出现压剪滑移破坏，工作面推过钻孔前后底板分别表现出压剪和拉剪破坏，底板最大破坏深度介于16.5～18 m。现场实测与理论计算和相似模拟试验结果较为吻合，研究成果有利于推动大埋深、高承压煤岩层开采底板水害防治技术的进步。

来源：2023年第10期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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