厚煤層綜放開采頂煤分區破壞特征研究

韓宇峰，王兆會，唐岳松

(1.遼寧工程技術大學 礦業學院，遼寧 阜新 123000；2.中國礦業大學(北京) 能源與礦業學院，北京 100083)

0 引 言

放頂煤開采技術于20世紀80年代在平頂山煤礦工業試驗成功，巨大的技術經濟優勢使其在我國得到迅速推廣應用[1]。近年來，配套設備研制水平的進步極大提高了放頂煤開采的綜合機械化程度。放頂煤工藝本身也得到重要改進，適用于大傾角煤層的大傾角放頂煤開采工藝，適用于特厚煤層(煤厚達14 m)的大采高綜放開采工藝，適用于急傾斜特厚煤層的水平分段綜放開采工藝相繼出現[2]，以滿足不同賦存條件厚煤層開采的需要。綜放開采技術在工藝和裝備方面的突破性發展使其應用范圍不斷擴大，逐漸成為我國7 m以上厚煤層回采的首要技術選擇。放頂煤開采技術存在3個核心理論問題：①頂煤破壞機理；②散體頂煤流動和放出規律；③大尺度采場圍巖控制方法[3-4]。頂煤能夠在架后均勻并及時冒落是放頂煤開采技術成功應用的前提，因此，頂煤能否破壞、冒落成為放頂煤開采設計遇到的首要問題。研究初期，礦山壓力破煤作用得到重視，認為頂煤在支承壓力作用下壓壞，頂煤破壞特征同單軸抗壓試驗中煤樣破壞形態相似[5]；隨著研究的深入，開挖卸荷引起的水平應力變化在頂煤破壞中所起的作用得到重視，頂煤由初始完整狀態過渡至架后冒落狀態經歷了垂直應力加載、水平應力卸載和反向加載的復合作用，隨著側向約束的釋放，頂煤逐漸被剪壞[5-7]；……