近距离煤层群上行式开采悬空结构稳定性研究

王寅^1,2,3，付兴玉^2,3，孔令海^2,3，赵阳^2,3，张宁博^2,3

1. 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院2. 煤炭科学技术研究院有限公司3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室

摘 要：为解决上行式开采工作面推进至下部煤层采空区开切眼附近的底板下沉风险问题,选取新疆龟兹矿业西井A6-103典型上行式开采工作面,采用理论分析和相似模拟方法,通过研究上行式开采重复采动下顶底板结构形态,得到覆岩破断机制,并提出了"上行式开采三铰拱式结构"。结果表明:近距离煤层群上行式开采工作面通过下部煤层采空区开切眼上方前会逐渐形成特殊块体结构,该结构以下部煤层开采而产生的预定裂隙位置为中间铰接点,且只能靠层间岩层关键层形成的悬空结构提供支撑才能保持稳定,并得到了该模型稳定条件判据及计算方程。另通过相似模拟结果,证明了该结构在上述条件回采过程中无法保持稳定,下部煤层采空开区切眼边界处的悬空结构会发生二次失稳,使得上行式开采工作面顶底板突然垮断。最后提出了针对性的防治措施,保证了工作面的安全回采。

关键词：近距离煤层群;上行式开采;关键层;悬空结构;三铰拱式结构;