四面采空采場(chǎng)“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及控制研究.pdf

1、本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“采動(dòng)覆巖空間結(jié)構(gòu)及其與應(yīng)力場(chǎng)動(dòng)態(tài)關(guān)系研究（50074021）”和國(guó)家自然科學(xué)基金重大國(guó)際合作項(xiàng)目“煤礦覆巖破裂災(zāi)變的機(jī)理、監(jiān)測(cè)與控制研究(50320120001)”，運(yùn)用相似材料模擬、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、數(shù)值模擬和理論分析等方法，對(duì)采場(chǎng)“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)的形成、演化規(guī)律、與支承壓力分布的關(guān)系及其控制技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　本文提出了四面采空采場(chǎng)“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)理論。覆巖多層結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程存在巖梁

2、結(jié)構(gòu)和拱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的過(guò)程，是動(dòng)態(tài)的。在非充分采動(dòng)階段，采場(chǎng)覆巖的整個(gè)空間結(jié)構(gòu)是由最大結(jié)構(gòu)拱及其掩護(hù)下成對(duì)小結(jié)構(gòu)拱共同組成的。在充分采動(dòng)階段，整個(gè)采場(chǎng)覆巖多層空間結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的較小的多層空間結(jié)構(gòu)。
　　提出“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)是由上向下逐步形成的。
　　研究揭示“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)演化及礦山壓力分布規(guī)律為：當(dāng)孤島煤柱剩余走向尺寸為L(zhǎng)≈2hcotδ（h為拱結(jié)構(gòu)最高層覆巖頂部到開(kāi)采煤層的平均距離，δ為巖層移動(dòng)角）時(shí)，

3、采場(chǎng)上方兩個(gè)“C”型空間結(jié)構(gòu)開(kāi)始產(chǎn)生力的關(guān)系，開(kāi)始形成一個(gè)“θ”型空間結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)的支承壓力開(kāi)始疊加，此后孤島煤柱上支承壓力明顯增大。
　　“θ”型覆巖多層空間結(jié)構(gòu)下的孤島煤柱開(kāi)采，可能出現(xiàn)的主要災(zāi)害為沖擊地壓或煤柱快速變形。本文提出利用煤層應(yīng)力計(jì)壓力讀數(shù)規(guī)律預(yù)測(cè)煤柱的破壞形式。針對(duì)可能出現(xiàn)的災(zāi)害，本文提出利用分階段控制頂煤放出率來(lái)控制頂板運(yùn)動(dòng)激烈程度的方法；并提出了不同階段的頂煤放出率和工作面覆巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性關(guān)系的判據(jù)。對(duì)積水、瓦