采动和强承压水作用下大倾角断层防水煤柱宽度研究

牛心刚^1,2，张永将³，马海峰⁴，李传明^1,2，李家卓^1,2，史文豹^1,2，殷志强^1,2

1. 安徽理工大学能源与安全学院2. 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室3. 中国煤炭科工集团重庆研究院4. 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院

摘 要：针对煤层位于断层上盘的大倾角正断层防水煤柱的合理宽度留设,采用数力学理论分析和现场实测的综合研究方法,同时考虑沿煤层方向和沿煤层底板方向的复合作用,在沿煤层方向分别建立了煤柱采动影响区、弹性核区和断层裂隙带煤柱宽度的数学模型,在沿煤层底板方向深入分析了煤层底板抵抗水压破坏的力学机理,揭示了断层防水煤柱合理宽度影响因素的作用机制。研究表明,断层防水煤柱宽度的计算必须考虑采动矿压和断层裂隙带的双重影响;当断层下盘为特厚含水层时,防水煤(岩)柱合理宽度的计算还要考虑煤层底板能否抵抗承压水的破坏;最后形成了特大落差正断层防水煤(岩)柱合理宽度的计算方法。工程实践表明,所留设的煤柱宽度合理,经济效益显著。

关键词：煤矿;断层;防水煤柱;断层裂隙带;