针对浅埋房柱式采空区下近距离煤层综采工作面开采可能出现覆岩大面积冲击式来压等问题,结合鄂尔多斯乌兰集团石圪台煤矿3-1-2煤层综采工作面开采实际,采用理论分析、物理模拟、数值模拟及现场实测等研究方法,对该类煤层开采引起覆岩变形破坏、岩体弹性能聚集造成冲击式来压和压架机理、地表移动规律和井下矿压规律关系等进行了研究,针对性地采取了残留煤柱爆破放顶卸压、地面钻孔注砂充填煤房和合理控制采高等控制和预防措施,实现了工作面的安全高效生产。

以谢桥煤矿煤系地层内新生界冲积层结构及其含、隔水性特征等为背景,运用理论分析和相似模拟方法研究采动岩体运移破坏规律及"两带"发育特征,并建立工作面防水煤岩柱地层结构模型。同时,运用数值模拟方法模拟邻近煤层开采影响下1202(1)工作面回采上限不同时覆岩渗流场的分布情况。研究表明,防水煤柱缩小后,1202(1)工作面覆岩塑性区将波及到上部含水层,但密度较稀少,在保护层和采空区覆岩压实作用下,渗流轨迹发育也并不连续,含水层水体流至工作面的水量有限,缩小防水煤柱安全可行,共解放呆滞煤量3.5万t。

为了研究极近距离厚煤层交错采场覆岩破坏的规律,采用压力拱理论对采场开采过程中的覆岩破坏结构的演化进行了分析,通过FLAC3D建立开采模型,得出下部工作面距上部采空区较远时,其覆岩破坏结构具有相对的独立性,当推进一定距离时,应力集中系数1.8左右,垮度和拱高趋于稳定;当下部工作面接近上部采空区时,上下距离在40 m左右范围内,集中系数为3.3左右,随距离减小,集中系数继续加大,易导致两结构拱贯通;当下部工作面位于上部采空区下时,处于卸压状态,应力集中系数较小,即将穿过采空区时,应力集中系数为2.3

基于古书院矿煤层的实际地质资料,利用RFPA2D分析软件对采空区下15#煤层开采覆岩破坏进行了模拟,观察开采后15#煤层坚硬顶板的裂隙发育状况,研究采动覆岩中三带的发育高度,并对结果从采场上覆岩层移动破坏规律、15#煤层顶板位移及应力变化特征方面进行了分析。通过对15#煤层三带分布研究,编制矿井冒落带和导水裂隙带高度的等值线图,确定15#煤层的导水裂隙带最大发育高度,预测在15#煤层回采过程中,9#煤层采空区积水下渗的可能性。根据裂隙发育情况,结合顶板岩性,为15#煤建立抽放系统、治理瓦斯的论证