摘要
近距离煤层群开采受到地质构造、煤层倾角、上覆煤层复杂顶板及遗留煤柱等影响，开采环境更加复杂，覆岩破断及矿压显现等规律有别于普通单一煤层开采。本文以中煤能源新疆天山煤电106煤矿一采区6、7、8煤煤层群下行开采为研究对象，采用理论分析、现场观测与数值模拟相结合的方法，对煤层群下行开采矿压显现特征进行了研究，并针对下层煤开采采掘布局进行了优化分析，结合工程背景提出了具体布局优化方案，主要研究成果如下： 分析了煤层群下行开采覆岩破断演化规律，对覆岩结构进行了分类。通过现场沉降情况及6煤裂高探测结果，判断上覆6煤回采导致主关键层破断，下覆7、8煤层回采时，煤层间亚关键层起主要控制作用，受回采扰动及上覆已破断覆岩结构二次失稳影响，下覆煤层覆岩结构易失稳。对煤柱在底板的应力传递及底板破坏进行了分析，根据半无限平面体内垂直应力计算公式，计算并分析了6煤煤柱支承压力在底板岩层中传递规律及其对下覆7煤影响。 通过理论计算和数值模拟对6煤中的两个煤柱（6m及44m煤柱）的稳定性及其内部应力分布规律进行了分析，得出了6煤开采过程中煤柱的应力分布和塑性状态。判断6m小煤柱整体产生塑性破坏，承载能力较弱，44m煤柱应力集中呈双峰状，最大应力集中系数达4.8，煤柱内部存在弹性核区域。并通过实测的602工作面支架阻力分布情况以及7煤回采期间地表沉降数据，分析了6煤遗留煤柱稳定性。 分析了6煤回采结束后，6煤遗留煤柱及采空区对7煤工作面应力分布的影响。结果表明：44m煤柱下方存在显著的应力集中，而6m小煤柱由于塑性破坏对7煤影响较小。工作面推进至遗留煤柱下方时，超前应力显著提升。根据下覆8煤层应力分布特征，确定了8煤层巷道布置原则，并提出了两种布局优化方案。通过数值模拟验证了布局优化方案能有效改善工作面巷道的围岩应力环境，且能够提高煤炭回采率。 制定了具有针对性的矿压监测和探测方案：采用钻屑法探测上覆6煤6m煤柱的稳定性及煤柱支承压力对7煤的影响情况；监测701工作面与702工作面间30m煤柱在701工作面回采期间应力分布演化；对701工作面液压支架支护阻力监测及巷道锚杆锚索载荷监测，分析下覆工作面在采空区下及煤体下的矿压显现规律，以及遗留煤柱对下覆工作面影响。
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