采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (4): 868-878.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0148

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近浅埋厚煤层开采覆岩失稳破断规律研究

武兆鹏1,梁运培1,万志军2,赵米真3,王力3,李其罡1,刘思辰1,申飞3   

  1. 1. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室,资源与安全学院,重庆 400044;
    2. 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室,矿业工程学院,江苏 徐州 221116; 3. 陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司,陕西 榆林 719314
  • 出版日期:2025-07-15 发布日期:2025-07-15
  • 通讯作者: 梁运培,E-mail: liangyunpei@cqu.edu.cn ,Tel: 13594608029
  • 作者简介:武兆鹏(1997— ),男,陕西省神木市人,博士研究生,从事矿山压力与岩层控制、煤矿动力灾害预警管控等方面的研究。
  • 基金资助:
     国家重点研发计划项目(2022YFC3004704);国家自然科学基金项目(52174166)

Study on the law of overlying strata instability and fracturing in near-shallow buried thick coal seam mining

  • Online:2025-07-15 Published:2025-07-15

摘要: 基于龙华煤矿20202工作面地质条件,通过无人机定点航拍明确了研究区地形典型特征,以多点、多组、多区域煤岩体力学参数表面-跨孔原位测试结果作为细观界面参数,建立了平缓、沟谷地形下的PFC2D数值模型,基于覆岩结构分析、位移场演化、关键层应力演化和力链分布特征揭示了近浅埋厚煤层开采覆岩结构失稳破断规律。研究结果表明:复合基本顶以“非对称三铰拱”和“斜台阶岩梁”的结构发生破断,破断步距、覆岩载荷传递幅度和来压强度受多关键层破断模式的影响,多关键层“同步破断”模式矿压显现剧烈程度显著大于“近同步破断”模式;沟谷地形黄土覆盖层的厚度和坡角直接影响覆岩的破断步距,工作面过沟谷沟底时覆岩破断形成贯通断裂线的夹角与黄土覆盖层的厚度和坡角正相关。所得覆岩结构失稳破断结果与现场实测支架工作阻力特征基本一致,证明基于原位测试方法综合确定的细观界面参数所建立的颗粒流数值模型准确性和可靠度较高。

关键词: 近浅埋煤层, 沟谷地形, 颗粒流, 覆岩结构

中图分类号: