鄰空厚煤層高強(qiáng)度開采工作面煤壁失穩(wěn)機(jī)理

徐英俊，付志鵬

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 力學(xué)與土木工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.核工業(yè)井巷建設(shè)集團(tuán)公司，浙江 湖州 313000)

0 引 言

隨著我國(guó)煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，在西部礦區(qū)涌現(xiàn)出一批千萬噸級(jí)的高產(chǎn)高效礦井。此類礦井通常具有采高大[1-3]、推進(jìn)速度快[4-6]的特點(diǎn)。高強(qiáng)度開采條件下，工作面出現(xiàn)的礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈、煤壁失穩(wěn)易片幫等新問題，已成為制約當(dāng)前礦井安全開采的關(guān)鍵因素[7-8]。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)煤壁失穩(wěn)片幫機(jī)理和治理進(jìn)行了大量的研究[9-12]。常聚才等[13]通過理論分析，建立了支承壓力作用的煤體變形破壞及煤壁片幫分析力學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)支承壓力集中系數(shù)增大、機(jī)采高度增加和支架護(hù)幫阻力的減小能夠加重煤壁片幫程度。伍永平等[14]結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，研究了大傾角軟煤綜放工作面“煤壁片幫→頂煤冒空→支架傾倒→底版滑移”的圍巖災(zāi)變機(jī)制，并提出了相應(yīng)的治理措施。郭衛(wèi)彬等[15]針對(duì)仰斜工作面，提出當(dāng)仰采角大于11°時(shí)，工作面易發(fā)生煤壁片幫和頂板下滑。楊勝利等[16]對(duì)影響煤壁穩(wěn)定性的因素進(jìn)行了敏感性分析，提出降低采高和提高支護(hù)強(qiáng)度、煤壁注漿加固和防止煤壁片幫的有效措施。楊培舉等[17]提出影響煤壁失穩(wěn)的主要因素為斷面距與砌體梁結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)變形壓力，并采用塑性滑移線確定了煤壁片幫的危險(xiǎn)范圍。

以往的研究多集中在單一工作面開采的情況，針對(duì)高強(qiáng)度開采下鄰空工作面的煤壁失穩(wěn)問題研究較為缺乏[18-20]。陜西華電榆橫煤炭有限公司小紀(jì)汗煤礦是年產(chǎn)1 000萬t的高產(chǎn)高效礦井，在其11215工作面回采期間，推進(jìn)至采空區(qū)附近時(shí)工作面動(dòng)壓現(xiàn)象明顯，大面積煤壁片幫產(chǎn)生的大塊煤嚴(yán)重制約了礦井的正常生產(chǎn)工作?！?br>