大采高工作面覆岩移动规律相似模拟研究

邱玉铭

(山西潞安集团 左权阜生煤业有限公司，山西 晋中 032600)

随着采煤技术及设备的发展，针对厚煤层开采的矿压显现特征及其围岩控制技术的研究受到广泛重视，但是由于受到地质条件、开采技术水平等的影响，不同矿区的厚煤层大采高采场围岩应力及覆岩移动表现出了不同的特征[1-4]。本文以左权阜生煤业有限公司1102大采高工作面为背景，通过相似模拟试验研究其回采过程中覆岩移动规律、顶板结构及超前支承压力分布特征，为矿井顶板管理提供科学的依据，为矿区安全生产保驾护航。

1 工程概况

山西潞安集团左权阜生煤业有限公司位于山西省晋中市左权县寒王乡，矿井设计生产能力为120万t/a，井田面积5.819 6 km2，矿井绝对瓦斯涌出量5.48 m3/min，属于煤与瓦斯突出矿井。井田可采煤层为15号煤层，平均厚度6 m。1102综采工作面布置在15号煤层中，工作面倾向长度137.3 m，走向长度为510 m，平均倾角9°，工作面采用大采高一次采全高回采工艺。1102工作面直接顶为泥岩，平均厚度8.0 m，基本顶为灰白色石灰岩，平均厚度7.0 m，直接底为砂质泥岩，平均厚度为1.4 m。

2 相似模型的建立

2.1 模型建立

为了直观地了解工作面回采期间覆岩移动规律，决定采用相似模拟实验进行研究，结合1102工作面实际情况，建立顶板结构模型，模型几何相似比为1∶100。容重相似比为1.5;应力、弹模、粘结力相似比为150;时间相似比常数为10;重力加速度相似比为1;位移相似比为1 000。相似模型见图1。为详细观测采场上覆岩层移动及破坏情况，在模型剖面及层面位置布设位移传感器。……