大同礦區(qū)雙系煤層開采煤柱影響下的強礦壓顯現(xiàn)機理

于 斌，劉長友，楊敬軒，劉錦榮

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.大同煤礦集團有限責(zé)任公司，山西 大同 037003；3.中國礦業(yè)大學(xué) 煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，江蘇 徐州 221116)

大同礦區(qū)雙系煤層開采煤柱影響下的強礦壓顯現(xiàn)機理

于 斌1,2，劉長友1,3，楊敬軒1,3，劉錦榮2

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.大同煤礦集團有限責(zé)任公司，山西 大同 037003；3.中國礦業(yè)大學(xué) 煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，江蘇 徐州 221116)

針對大同礦區(qū)石炭系煤層8105工作面過上覆侏羅系煤層采空區(qū)留設(shè)煤柱時的強礦壓顯現(xiàn)特征，采用理論與現(xiàn)場實測分析相結(jié)合的方法，對侏羅系煤層采空區(qū)煤柱的應(yīng)力影響規(guī)律與石炭系煤層頂板的垮裂帶范圍進行了分析，得到了雙系煤層開采煤柱影響條件下工作面強礦壓顯現(xiàn)的“煤柱-覆巖運動”聯(lián)合作用機理。研究表明：侏羅系煤層采空區(qū)留設(shè)煤柱的水平與垂直應(yīng)力較高，達(dá)10.5～13.5MPa，應(yīng)力集中區(qū)深度為40～70m，剪應(yīng)力波及范圍達(dá)180m；8105工作面頂板的垮裂帶高度為150～170m；工作面過煤柱時的強礦壓顯現(xiàn)是由采空區(qū)煤柱與煤層頂板垮裂運動聯(lián)合作用的結(jié)果。

大同礦區(qū)；雙系煤層；采空區(qū)煤柱；強礦壓；應(yīng)力影響；電磁成像

大同礦區(qū)主要賦存有侏羅系與石炭系雙系煤層。目前，侏羅系煤層開采已近完畢，石炭系厚及特厚煤層成為主要的開采煤層。大同礦區(qū)同忻煤礦石炭系煤層由于賦存較深、厚度較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、頂板與煤層較為堅硬、采空區(qū)空間較大等特點，導(dǎo)致工作面以及兩端頭巷道壓力大，尤其在過侏羅系已開采煤層采空區(qū)留設(shè)煤柱時，石炭系煤層工作面頂板來壓情況復(fù)雜并伴有系列的強礦壓顯現(xiàn)特征。因此，要弄清大同礦區(qū)雙系煤層受侏羅系煤柱影響下的石炭系煤層強礦壓顯現(xiàn)機理，除了研究石炭系煤層煤巖賦存的條件和垮落特征外，還必須綜合考慮開采煤層與侏羅系留設(shè)煤柱間的時空影響關(guān)系。目前，對于頂板結(jié)構(gòu)中含煤柱問題的宏觀探討雖然已進行了一定的研究[1-4]，并得到了煤柱影響條件下的頂板穩(wěn)定條件、破壞機理以及頂板(沖擊)來壓特征等，以及對于建筑物下煤柱留設(shè)和煤柱影響下的巷道穩(wěn)定性問題進行了廣泛探討[5-9]，并得到了煤柱安全留設(shè)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)以及煤柱影響下的巷道穩(wěn)定以及失穩(wěn)機理等，但對于煤柱影響條件下礦壓顯現(xiàn)的機理目前仍沒有統(tǒng)一定論，而對于該問題的分析尚有待于進一步研究。因此，筆者針對大同礦區(qū)同忻煤礦8105工作面過侏羅系煤層8202工作面邊界煤柱的強礦壓顯現(xiàn)問題，分析了影響工作面強礦壓顯現(xiàn)的主要原因，采用理論分析與現(xiàn)場實測相結(jié)合的方法，探討工作面過煤柱時的強礦壓顯現(xiàn)機理，得到了煤柱影響下工作面頂板受力與運移特征，為類似條件煤層開采過煤柱時的巖層控制提供依據(jù)。

1 煤柱下工作面強礦壓顯現(xiàn)特征

1.1 煤層賦存概況

大同礦區(qū)侏羅系含煤地層總厚度74～264m，平均210m，可采煤層21層，單層最大厚度7.81m。隨著開采規(guī)模日益增大，加之礦區(qū)地方小煤礦的開采破壞，侏羅系煤炭可采儲量日趨減少。

石炭系煤層包括上石炭統(tǒng)下部本溪組、上石炭統(tǒng)上部太原組及下二疊統(tǒng)山西組。本溪組不含可采煤層；太原組由陸相及濱海相砂巖、泥巖夾夾煤與高嶺巖組成，厚36～95m，含可采及局部可采煤層10層，煤層總厚在20m以上；山西組由陸相砂巖夾煤及泥巖組成，厚45～60m，含1層可采煤層，厚0～3.8m。

同忻煤礦雙系煤層間分布著細(xì)粒砂巖、粗粒砂巖、煤層、粉砂巖、中粒砂巖、巖礫巖、砂質(zhì)泥巖，其中砂質(zhì)巖性巖層約占90%～95%，泥巖與煤層僅占5%～10%，雙系煤層間距150～200m。8202工作面開采侏羅系14號煤組，該煤組含2個可采煤層，上部為14-2號分層，下部為14-3號分層，煤層總厚3.0～5.0m；8105放頂煤工作面開采石炭系3-5號煤層，煤層總厚7.9～21.6 m，平均13.7 m，機采高度3.5m。同忻煤礦石炭系3-5號煤層頂?shù)装遒x存條件，見表1。

表1同忻煤礦石炭系3-5號煤層賦存條件
Table1CarboniferouscoalseamoccurrenceconditionsofNo.3-5seaminTongxinMine

頂?shù)装鍘r性厚度/m巖性特征基本頂粗粒砂巖4 40～13 488 20灰白色，石英為主，分選差，次棱角狀，硅質(zhì)膠結(jié)，堅硬直接頂砂質(zhì)泥巖0 10～1 600 78灰黑色，含化石，節(jié)理發(fā)育，致密，塊狀煤層型煤7 9～21 613 7裂隙發(fā)育，易塌落，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含夾矸9層，平均0 21m直接底砂質(zhì)泥巖0 40～10 344 03灰白色，石英為主，長石次之，含有白云母，巨厚層狀

1.2 同忻8105工作面礦壓顯現(xiàn)特征

石炭系煤層8105工作面與侏羅系煤層8202工作面推進方向相互垂直，8105工作面切眼位于侏羅系煤層8202工作面邊界煤柱下方，工作面阻力相對較大，由于選用額定阻力為15000kN的架型，邊界煤柱下工作面并沒有異常礦壓顯現(xiàn)，但隨著8105工作面推進至靠近8202工作面采空區(qū)，頂板突然來壓，來壓強度大，礦壓顯現(xiàn)劇烈。侏羅系8202工作面與石炭系8105工作面層位關(guān)系如圖1所示。

圖1 雙系煤層工作面層位關(guān)系Fig.1 The layer relations of dual coal seams

石炭系8105工作面靠近8202工作面采空區(qū)時，工作面礦壓顯現(xiàn)具有以下特點：

(1)超前壓力影響范圍增大，巷道底臌和煤壁片幫嚴(yán)重，巷道頂板及兩幫變形量大，錨桿(索)斷裂等；

(2)工作面壓力明顯增大，支架增阻明顯，安全閥頻繁開啟，開啟率34%～67%，支架立柱時有破壞；

(3)工作面采空區(qū)頂板垮落塊度相對較大，頂板來壓劇烈，頂板大面積垮落時伴有巨響。

8105工作面過上方邊界煤柱回采期間，兩端頭巷道內(nèi)由于單體支柱的支護阻力相對較低，巷道礦壓顯現(xiàn)更為強烈。工作面過邊界煤柱時的巷道底臌與兩幫變形如圖2所示。

圖2 工作面過煤柱時的巷道礦壓顯現(xiàn)Fig.2 Roadway pressure behavior when the face advance the coal pillar

由圖2可見，石炭系8105工作面過上覆侏羅系邊界煤柱時，頂板強礦壓顯現(xiàn)會給工作面安全生產(chǎn)帶來較大影響，而弄清該條件下工作面強礦壓顯現(xiàn)的主要影響因素成為解決類似問題的前提。通過分析8105工作面過上覆煤柱前后的礦壓顯現(xiàn)情況，可知工作面的強礦壓一般僅出現(xiàn)在上部煤層邊界煤柱以及采空區(qū)留設(shè)的區(qū)段煤柱下方。由此可見，工作面的強礦壓不是單獨由頂板活動引起的。因此，石炭系煤層工作面的強礦壓顯現(xiàn)可能來自于侏羅系留設(shè)煤柱的影響或者留設(shè)煤柱與石炭系煤層頂板垮斷運動的聯(lián)合作用，但究竟哪一因素占主要地位尚需進一步研究。為此，筆者從煤柱影響與覆巖活動兩方面進行探討，得出同忻煤礦石炭系煤層8105工作面過上覆多煤柱時的強礦壓機理。

2 侏羅系采空區(qū)煤柱影響分析

同忻煤礦石炭系煤層8105工作面上覆的侏羅系14號煤層已在1980—1983年期間開采完畢。14號煤層頂板經(jīng)長時間的運動調(diào)整，頂板巖層活動基本趨于穩(wěn)定，采空區(qū)留設(shè)煤柱作為頂板拱結(jié)構(gòu)的拱腳繼續(xù)承受覆巖重量，導(dǎo)致14號煤層采空區(qū)留設(shè)煤柱下方出現(xiàn)較高的應(yīng)力集中區(qū)，而相對實體煤柱下方的高應(yīng)力區(qū)，煤層多個工作面采空區(qū)內(nèi)的應(yīng)力則相對趨于緩和。隨著下部石炭系煤層的開采，下部煤層大采空區(qū)的影響可能波及已經(jīng)穩(wěn)定的侏羅系覆巖頂板結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致雙系煤層覆巖結(jié)構(gòu)的貫通，給下部煤層的安全高效生產(chǎn)帶來一定隱患。同忻礦雙系煤層覆巖結(jié)構(gòu)特征，如圖3所示。

圖3 同忻煤礦雙系煤層覆巖結(jié)構(gòu)Fig.3 Overburden structure of the dual coal seams in Tongxin Mine

隨著8105工作面的推進，在靠近8202工作面采空區(qū)位置，石炭系煤層工作面出現(xiàn)較強礦壓顯現(xiàn)，為弄清覆巖采空區(qū)煤柱對下部煤層開采的影響，同時鑒于大同礦區(qū)頂板砂質(zhì)巖層巖性相近的條件，建立煤柱集中應(yīng)力下的煤巖傳載模型，如圖4所示，x軸取向下，y軸取向左。

圖4 煤柱應(yīng)力條件下的傳載模型Fig.4 Model under the condition of the pillar stress

圖4中，q(y)為煤柱承載應(yīng)力大??；dy為煤柱微區(qū)段寬度；θ為煤柱下部巖層中應(yīng)力點A與煤柱微區(qū)段邊界間的垂直夾角；Y為煤柱微區(qū)段至煤柱右邊界的距離；r為應(yīng)力點A至煤柱微區(qū)段的徑向距離；dθ則為應(yīng)力點A與微區(qū)段兩邊界垂直夾角的增量。

為方便計算同時又不失問題分析的準(zhǔn)確性[10-11]，這里就煤柱承受均布載荷q0條件下的頂板巖層受力進行分析，計算得到煤柱下部巖層應(yīng)力大小[12]為

(1)

式中，σx，σy，τxy分別為巖層應(yīng)力點A處的垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力以及剪應(yīng)力分量；q0為煤柱承受的均布載荷；θ1，θ2分別為應(yīng)力點A與煤柱兩邊界位置的豎直夾角。

由式(1)可以看出，煤柱均布載荷作用下的巖層應(yīng)力大小主要取決于煤柱應(yīng)力的承載特征以及巖層應(yīng)力點位置。煤柱下方巖層內(nèi)不同位置處的應(yīng)力大小有所不同，且隨著煤柱受力的增加而線性增加。

根據(jù)圖4中的幾何關(guān)系可知，巖層應(yīng)力點A至煤柱邊界的豎直夾角與A點坐標(biāo)的關(guān)系滿足如下關(guān)系

(2)

式中，xA，yA分別為巖層應(yīng)力點A的縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)；a，b分別為坐標(biāo)原點至煤柱右邊界與左邊界位置的距離。

同忻煤礦侏羅系14號煤層開采后，采空區(qū)煤柱承載應(yīng)力較為集中[13-14]，但經(jīng)長時間的穩(wěn)定平衡，采空區(qū)區(qū)段煤柱上的載荷已趨于均勻分布狀態(tài)。為方便計算，采空區(qū)邊界煤柱受力采用分段均布載荷進行逼近，建立侏羅系14號煤層下部巖層的承載模型如圖5所示。

圖5中，坐標(biāo)原點取在邊界煤柱的右邊界；M1與M2區(qū)為14號煤層8202工作面邊界煤柱，經(jīng)長時間的穩(wěn)定平衡，M1區(qū)煤柱受力為q0，M2區(qū)煤柱受力為λ1q0，其中λ1為應(yīng)力集中系數(shù)，q0為煤層原巖應(yīng)力，兩區(qū)域?qū)挾确謩e為l1與l2；C1區(qū)為8202工作面采空區(qū)，采空區(qū)煤巖受力為λ0q0，λ0為應(yīng)力集中系數(shù)，采空區(qū)寬度為l3；同理，M3與M4區(qū)為采空區(qū)留設(shè)的區(qū)段煤柱，由于結(jié)構(gòu)的對稱性，兩煤柱受力都取為λ2q0，應(yīng)力集中系數(shù)為λ2，區(qū)段煤柱寬度分別為l4與l6；C2區(qū)為侏羅系8204工作面采空區(qū)，采空區(qū)煤矸受力同樣取為λ0q0，采空區(qū)寬度為l5。

圖5 14號煤層下部巖層受力模型Fig.5 Lower strata force model of No.14coal seam

根據(jù)侏羅系煤層不同區(qū)域條件下的巖層受力與幾何特征，列出14號已采煤層不同區(qū)域的受力以及各區(qū)域兩端至坐標(biāo)原點的距離a，b，見表2。

表214號煤層不同區(qū)域的承載與幾何參數(shù)
Table2LoadandgeometricparametersofthedifferentareasofNo.14coalseam

項目M1M2C1M3C2M4qq0λ1q0λ0q0λ2q0λ0q0λ2q0al1l1+l2l1+l2+l3l1+l2+l3+l4l1+l2+…+l5l1+l2+…+l6b0l1l1+l2l1+l2+l3l1+l2+l3+l4l1+l2+…+l5

根據(jù)大同礦區(qū)侏羅系煤層賦存條件與受力特點[15]，同忻煤礦侏羅系14號煤層工作面長度平均為150m，留設(shè)區(qū)段煤柱為20m，邊界煤柱80m；數(shù)值分析得到侏羅系煤層開采后，經(jīng)長時間的穩(wěn)定平衡，煤巖應(yīng)力約7.5MPa；考慮煤層開采后不同區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力分布特點[16]，采空區(qū)煤巖應(yīng)力集中系數(shù)取為0.9，邊界煤柱應(yīng)力集中系數(shù)取1.4，區(qū)段煤柱應(yīng)力集中系數(shù)取2.0。參照表1中相關(guān)參量，聯(lián)立式(1)與式(2)，得到侏羅系14號煤層采空區(qū)與留設(shè)煤柱對下部巖層應(yīng)力分布的影響，如圖6所示。

圖6 巖層垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力和剪應(yīng)力分布特征Fig.6 Rock vertical,horizontal and shearing stress distribution

圖6(a)為14號煤層留設(shè)煤柱對下部巖層垂直應(yīng)力分布的影響。由圖可見，巖層內(nèi)的垂直應(yīng)力主要集中在相應(yīng)的留設(shè)煤柱下方，且邊界煤柱向下的應(yīng)力集中影響區(qū)深度約40m，寬度影響范圍20～30m，應(yīng)力集中區(qū)最大垂直應(yīng)力約10.5MPa；采空區(qū)區(qū)段煤柱應(yīng)力集中區(qū)深度約70m，寬度影響范圍20～50m，應(yīng)力集中區(qū)最大應(yīng)力約13.9MPa，約為邊界煤柱最大應(yīng)力的1.3倍。煤柱下部的集中應(yīng)力影響區(qū)基本呈狹長條帶狀分布，而采空區(qū)下部巖層中的應(yīng)力變化不大。

由圖6(b)可以看出，由于采空區(qū)的影響，導(dǎo)致煤柱下方集中水平應(yīng)力開始向采空區(qū)側(cè)轉(zhuǎn)移，使得煤柱下部的水平集中應(yīng)力分布范圍相對較小，巖層中水平應(yīng)力分布相對均勻。此時，邊界煤柱向下的水平應(yīng)力集中區(qū)深度僅20m左右，寬度影響范圍20m，最大水平應(yīng)力約10.5MPa；區(qū)段煤柱水平應(yīng)力集中區(qū)深度在30m左右，寬度影響范圍約20～60m，應(yīng)力集中區(qū)最大應(yīng)力約13.5MPa，約為邊界煤柱最大水平應(yīng)力的1.3倍。整個巖層內(nèi)的平均水平應(yīng)力約為6.1MPa，向下的影響深度保持在50～70m，影響范圍與采空區(qū)寬度相當(dāng)。

由圖6(c)可以看出，煤柱下方的剪應(yīng)力分布特征明顯區(qū)別于煤柱下方的垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力分布。剪應(yīng)力分布范圍較廣，影響深度達(dá)到180m左右，但應(yīng)力值相對較小，最大剪應(yīng)力位于邊界煤柱的右邊界，僅2.1MPa左右；區(qū)段煤柱下部最大剪應(yīng)力約1.9MPa，位于區(qū)段煤柱兩邊界位置?？梢姡肯得簩娱_采主要受上覆巖層留設(shè)煤柱剪應(yīng)力的影響，且最大剪應(yīng)力影響位于石炭系煤層切眼位置處，但應(yīng)力值相對較低。同時還可看出，采空區(qū)煤柱下的剪應(yīng)力近于反對稱分布形式，根據(jù)力的相互作用原理，可以推測石炭系煤層推進至采空區(qū)煤柱下方，當(dāng)煤層采動波及到侏羅系煤層時，采空區(qū)留設(shè)煤柱易趨于剪切破壞形式。

綜上分析可知，侏羅系14號煤層開采后，采空區(qū)留設(shè)煤柱的水平與垂直應(yīng)力較高，從而導(dǎo)致彈塑性能的大量積聚，但波及范圍較小，僅40～70m，相對于雙系煤層間距150～200m而言，侏羅系煤層采空區(qū)煤柱應(yīng)力還不足以影響下部煤層開采；煤柱剪應(yīng)力波及范圍較廣，但應(yīng)力值卻相對較低。由此可見，同忻煤礦石炭系3-5號煤層8105工作面推進至煤柱邊界位置附近的強礦壓顯現(xiàn)并不完全由煤柱應(yīng)力影響這一單一因素所決定。

3 工作面頂板垮裂帶高度實測

通過利用煤層頂板垮裂帶中充填物的不同進而引起巖層電導(dǎo)率差異的原理，采用EH-4大地電磁法對8105工作面頂板垮裂情況進行監(jiān)測。EH-4雙源型電導(dǎo)率成像系統(tǒng)，如圖7所示。

圖7 EH-4電磁成像系統(tǒng)Fig.7 EH-4electromagnetic imaging system

采用EH-4電磁成像系統(tǒng)對石炭系煤層8105工作面頂板垮裂帶范圍進行實測分析。測線布置在臨近侏羅系煤層8202工作面邊界煤柱左邊界對應(yīng)的地表位置，測線長度180m，測點18個，如圖8所示。

圖8 電磁成像系統(tǒng)測線布置Fig.8 The measuring line layout of the electrom-agnetic imaging system

具體實測方案為：

(1)8105工作面推近測線前(距測線15～20m)，首先對煤巖實體進行前期觀測，分析采動影響前的煤巖賦存特征；

(2)工作面推過測線后(距測線5～15m)，對8104放頂煤工作面采空區(qū)冒落情況進行中期觀測，分析工作面推過后不久時的頂板垮裂形態(tài)及范圍；

(3)采空區(qū)冒落頂板經(jīng)長時間(約1.2a)的穩(wěn)定與平衡，對原測線進行后期觀測，分析采空區(qū)頂板經(jīng)長時間穩(wěn)定后的賦存狀態(tài)；

通過對測線位置附近煤巖賦存狀態(tài)的觀測，得到了工作面推進不同時期的煤巖賦存特征，如圖9所示。圖9中，黑色雙虛線為石炭系3-5號煤層位置，實曲線為實測煤巖電阻率等值線，圖中坐標(biāo)為實測相對標(biāo)高(單位：m)。由圖9(a)可以看出，工作面推近測線位置前，煤巖電阻率等值線相對平滑，說明煤巖賦存狀態(tài)穩(wěn)定，基本保持層狀分布，煤層頂板基本不受工作面開采影響。圖9(b)給出了工作面推過測線5～15m時的采空區(qū)頂板垮冒情況，從圖中的紅色與藍(lán)色電阻率等值線分布可以看出，采空區(qū)頂板活動程度較高區(qū)域高度約80m，斷裂帶高度約達(dá)煤層上方150～170m，說明工作面采動的影響對近距離采空區(qū)煤巖活動有較大影響，此時頂板賦存不穩(wěn)定，層間運動互不協(xié)調(diào)，從而導(dǎo)致煤巖電阻率等值線錯落分布。從圖9(c)中可知，采空區(qū)冒落頂板經(jīng)長時間的穩(wěn)定平衡后，破斷頂板巖層已基本趨于穩(wěn)定，此時采空區(qū)煤巖電阻率等值線呈現(xiàn)了均勻平滑的分布形式，說明3-5號煤層開采后，垮斷頂板經(jīng)過長時間的運動調(diào)整又趨向了層狀分布狀態(tài)，但破斷后的頂板電阻率明顯區(qū)別于完整巖層的電阻率。

圖9 不同觀測階段時的煤巖賦存特征Fig.9 Occurrence characteristics of coal and rock in different stages of observation

綜上分析可知，同忻煤礦石炭系煤層8105工作面的采動影響使得采空區(qū)頂板的垮裂帶高度達(dá)到了150～170m，而侏羅系煤層采空區(qū)煤柱應(yīng)力集中區(qū)深度40～70m，兩影響區(qū)域可以貫通的最大距離將達(dá)190～240m，而同忻煤礦雙系煤層間距僅150～200m。可見，石炭系煤層8105工作面推過侏羅系14號煤層8202工作面邊界煤柱時的強礦壓顯現(xiàn)是由于本煤層的開采導(dǎo)致了工作面覆巖頂板垮裂高度波及到了煤柱下方的應(yīng)力影響區(qū)，影響區(qū)內(nèi)積聚的較高彈塑性能突然釋放，并引起覆巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，共同導(dǎo)致了采場的強礦壓顯現(xiàn)。

4 結(jié) 論

(1)同忻煤礦石炭系煤層工作面推過上覆侏羅系煤層采空區(qū)留設(shè)煤柱期間具有強礦壓顯現(xiàn)特征，其影響因素包括煤柱和石炭系煤層開采后覆巖的垮裂運動兩個方面。

(2)采空區(qū)留設(shè)煤柱具有長時間穩(wěn)定平衡后的均布載荷分布特征，理論分析得到煤柱對采空區(qū)下部巖層形成的應(yīng)力表達(dá)式，得到同忻煤礦侏羅系14號煤層采空區(qū)煤柱的最大應(yīng)力影響深度40～70m。

(3)現(xiàn)場實測得到同忻煤礦石炭系煤層8105工作面采動影響范圍內(nèi)的頂板垮裂帶高度為150～170m，得出石炭系煤層工作面強礦壓顯現(xiàn)是由“煤柱-覆巖運動”聯(lián)合作用的結(jié)果。

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MechanismofstrongpressurerevealundertheinfluenceofminingdualsystemofcoalpillarinDatongminingarea

YU Bin1,2,LIU Chang-you1,3,YANG Jing-xuan1,3,LIU Jin-rong2

(1.SchoolofMines,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221116,China;2.DatongCoalMineGroupCompany,Datong037003,China;3.StateKeyLaboratoryofCoalResourcesandSafeMining,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221116,China)

In Datong mining area,carboniferous coal seam of 8105working face under the Jurassic coal gob pillar leaving was characterized by strong pressure,with the theoretical analysis and field testing applied,the Jurassic coal mined-out area of coal pillar stress influence law and carboniferous coal seam roof collapse of crack zone was analyzed,and obtained a dual-line coal seam mining face under strong influence column of the strata “coal pillar-overburden movement” joint mechanism.It shows that the Jurassic coal gob pillar leaving in the horizontal and vertical stress is higher,up to 10.5-13.5MPa,and stress concentration zone depth of 40-70m,the shear stress spread range up 180m;The roof of 8105working face collapse crack zone height range is 150-170m;face appeared a strong pressure of coal pillar is made up of the coal pillar and coal seam roof collapse result of combined effects of crack movement.

Datong mining area;dual system of coal seam;gob pillar;strong pressure;stress influence;electromagnetic imaging

10.13225/j.cnki.jccs.2013.1482

國家自然科學(xué)基金資助項目(51174192)；江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程資助項目(CXLX12_0964)

于 斌(1962—)，男，黑龍江海倫人，教授級高級工程師。Tel:0352-7868878，E-mail:yubin0352@163.com

TD323

A

0253-9993(2014)01-0040-07

于 斌，劉長友，楊敬軒,等.大同礦區(qū)雙系煤層開采煤柱影響下的強礦壓顯現(xiàn)機理[J].煤炭學(xué)報,2014,39(1):40-46.

Yu Bin,Liu Changyou,Yang Jingxuan,et al.Mechanism of strong pressure reveal under the influence of mining dual system of coal pillar in Datong mining area[J].Journal of China Coal Society,2014,39(1):40-46.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2013.1482