摘要
大同矿区是我国典型的侏罗系与石炭系双系煤层开采矿区，目前上部侏罗系煤层煤炭资源基本开采完毕，矿井已经逐步转入下部石炭系3-5#特厚煤层开采。3-5#特厚煤层一次性开采厚度为14~20m，覆岩破坏高度大大增加，其裂隙发育高度也将随之增加，一旦与上部侏罗系老空区沟通，老空区中积存的老空水和CO等有害气体将通过采动裂隙通道下泄至工作面，引起水气下泄灾害。因此，准确掌握特厚煤层开采在不同赋存条件下的覆岩破断及裂隙场演化规律对于防控水气下泄灾害具有重要的意义。 本文以大同矿区同忻矿8309工作面为研究对象，通过数值模拟、相似模拟和现场实测等手段，研究了双系特厚煤层开采在不同赋存条件下的覆岩破断及裂隙场发育规律，分析了采动裂隙的分区变化特征，掌握了双系特厚煤层开采在不同赋存条件下的覆岩破断与裂隙场演化之间的关系，得到以下结论和认识： (1)双系特厚煤层开采时，采动裂隙场在横向上分为三个区，分别为超前裂隙影响区、主破裂通道发育区、滞后裂隙恢复区；在纵向上分为五个带，由下至上分别为下位冒落带、中位宏观裂缝带、高位离层带、高位微观裂隙带及侏罗系煤层底板破坏带。双系特厚煤层开采覆岩裂隙张开度具有明显的分区特征，主破裂通道发育区是水气下泄的主要致灾区域。 (2)高位关键层地面压裂后，改变了原有的地层赋存特征，其中水平压裂对高位关键层赋存影响最大，对采动裂隙场的发育有很大的影响。压裂块度在20m以下时，高位关键层及上覆岩层将形成了一层人工垫层结构，减缓了岩层大的变形运动，更容易发生协调变形，减小裂隙的发育。 (3)8309工作面开采过程中钻孔水位监测结果进一步验证了特厚煤层开采过程中采动裂隙在横向上分为三个区域，且主破裂通道的发育与高位关键层破断有密切关系。
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