急倾斜煤层开采覆岩变形分析及其应用

马亚杰^1,2，武强¹，洪益清^1,3，郭立稳²，田洪胜²，张丽阁²

1. 中国矿业大学(北京)水害防治与水资源研究所2. 河北理工大学资源与环境工程学院3. 开滦(集团)有限责任公司

摘 要：分析了碎屑结构煤系地层岩体变形破坏的岩体力学特征及断裂带导水机理,认为岩体体积扩容是工作面顶板破坏内导水性增强、形成导水断裂带的根本原因.应用FLAC3D模拟分析了连续介质、大变形条件下急倾斜特厚煤层开采引起的覆岩体积应变分区特征,分为连续介质条件下的内部塑性破坏-压缩区、扩容区及外部弹性压缩区.依据垮落带形成过程中的体积变化特征,将连续介质条件下获得的内部塑性破坏-压缩区划为垮落带;扩容区划为断裂带;以分隔扩容区与外部弹性压缩区的体积应变0等值线最大高度确定防水煤柱高度.此方法应用于开滦赵各庄2137急倾斜特厚煤层开采工作面,确定上部防水煤柱高度为63.8 m.

关键词：急倾斜煤层;垮落带;导水断裂带;防水煤柱高度;体积应变;