急斜放顶煤开采围岩破坏规律立体模拟研究 (2006年)
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第 ２３ 卷 第 １ 期
２００６ 年 ３ 月
采矿与安全工程学报
Journal of Mining & Safety Engineering
Vol ．２３ No ．１
Mar ．２００６
收 稿 日 期 ： ２００５ ０９ ３０
基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科学 基 金 资 助 项 目 （５０２７４０５８） ；高 等 学 校 博 士 点 专 项 基 金 资 助 项 目 （２００４０７０４００２）
作 者 简 介 ： 邵 小 平 （１９７３唱） ，男 ，江 苏 省 宜 兴 市 人 ，博 士 研 究 生 ，从 事 采 矿 工 艺 、岩 层 控 制 方 面的 研 究 ．
E唱mail ： s h ao xia opin g２００８ ＠ yaho o ．co m ．cn Tel ： ０２９唱８５５８７４９１
文章编号 ：１６７３唱３３６３（２００６）０１唱０１０７唱０４
急 斜 放 顶 煤 开 采 围 岩 破 坏 规 律 立 体 模 拟 研 究
邵小平 ，石平五
（西安科技大学 能源学院 ，陕西 西安 ７１００５４）
摘要 ：通过大型组合堆体立体模拟架 ，对急斜煤层开采过程中围岩及上覆层变形破坏特征进行
了模拟研究 ．研究发现急斜水平分段放顶煤开采围岩破坏主要向顶煤和顶板两个方向发展 ，顶煤
在冒放过程中可能成拱 ．随着工作面的推进和顶煤的放出 ，破坏向上发展 ．煤层开采后形成的沉
陷由最初在地表生成的孔洞发展为孔洞间的贯通 ，形成塌陷坑 ．随着塌陷坑周边岩体的垮落 ，最
终形成主要沿顶板及走向发展的深槽形塌陷坑 ．沉陷表现为反复多次沉陷 ，塌陷坑内垮落体整体
呈现为由底板侧朝顶板侧的台阶式下降分布 ．
关键词 ：水平分段放顶煤 ； 离层裂隙 ；孔间贯通 ； 深槽型塌陷坑
中图分类号 ： T D ３１５ ．３ 文献标识码 ： A
Solid Simulation Study on Failure Law of Surrounding Rock
in Mining Steep Seams
S H A O Xiao唱ping ， S H I Ping唱w u
（School of Energy Engineering ，Xi’an University of Science and Technology ， Xi’an ， Shaanxi ７１００５４ ， China）
Abstract ： Dest ruction characters of surrounding rock and overlying bed w ere researched by
means of the large solid experiment frame in mining steep seams ．It was discovered that the de唱
st ruction of surrounding rock develops to wards roof and upper coal ． It is possible to form an
arch in surrounding rock in mining process ． T he subsidence of steep seams is different from the
subsidence of gently inclined seams ． T he holes w hich appear initially will be transfixed and
for m surface collapse pit in process of mining steep seams ． T he collapse degree of the rocks
near roof is larger than that of t he rocks near bott om ． T he surface subsidence has repeating
characters and collapse rock is a declined step distribution as mining inferior sections ． T he col唱
lapse pit with deep groove will be formed at last ．
Key words ：horizontal section top coal caving ；layer cranny ； transfixion in the middle of holes ；
collapse pit with deep groove
急斜水平分段放顶煤与缓斜长壁开采不同 ，其
工作面沿煤层的水平厚度方向布置 ，沿走向推进 ．工
作面上方是顶煤和残留煤矸
［１］
，顶板只是在工作面
的一侧 ．因而采用平面相似模拟的方法除了其应力
状态不能反映开采的实际力学状态外 ，当模拟沿走
向推进时 ，模型基本上整个是煤体 ，上部是 残留煤
矸 ，属散体介质 ，而且不能反映其倾角 ．而其反映倾
角大小的剖面模型又反映不了工作面的开采过程 ，
特别是来压
［２］
与正常开 采期间对工作面影响的差
别 ，只能研究随水平分段向下发展时的变化 ．因而真
正能够反映急斜煤层水平分段放顶煤力学实质的 ，
只能是立体模型 ．借助立体模型对开采过程中围岩
及地表破坏特征进行研究是本文的一大特点 ，对于
急斜煤层的实验研究将有一定的推动作用 ．
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