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| 随着开采深度的增加，煤层中的地应力、瓦斯压力与瓦斯含量不断增大，煤与瓦斯突出的威胁也在不断增大，已成为制约矿井安全高效开采的主要因素。为防止多煤层开采时的煤与瓦斯突出，前人进行了大量的研究，提出了许多有效的防治措施，其中保护层开采被国内外实践证明是防治煤与瓦斯突出的最有效、最经济的措施。本文针对急倾斜多煤层下保护层开采的卸压保护范围确定的问题，结合鱼田堡煤矿急倾斜下保护层工作面开采的实际情况，开展对下保护层开采工作面开采后被保护层的煤层瓦斯参数变化规律的现场考察研究和下保护层开采的卸压保护范围的数值模拟研究，其研究对于确定矿井实际的下保护层开采卸压保护的安全生产范围具有重要的理论意义和实际工程应用价值。论文研究取得的主要成果有：①在煤层开采后，采空区上覆岩层形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，并产生离层裂隙和破断裂隙；通过对煤层开采后的关键层的理论分析，发现导气裂隙是随关键层的破断由下向上发展的；在采空区面积达到一定值时，“导气”裂隙的分布也同样呈“O”形圈特征；这些裂隙为煤层瓦斯的流动提供了重要通道。②分析上覆岩层运动及破坏基本形式，得出在开采急倾斜煤层时覆岩破坏的范围主要位于在采空区的偏上山方向；岩层在自重应力的作用下，直接顶顶板岩层在产生法向弯曲的同时，易受沿层理面法向分力的作用而产生沿层理面向采空区方向的移动和滑落。③通过数值模拟多煤层下保护层开采后被保护层的应力场及变形场的动态发展过程，确定了随下保护层工作面的推进，被保护层沿倾向和沿走向上的法向相对变形规律；根据下保护层开采后煤层变形保护准则，确定了下保护层开采沿走向和沿倾向的卸压保护范围，其中沿倾向下部边界的卸压角为72°，沿走向的卸压角为56°。④根据鱼田堡煤矿下保护层开采后被保护层的瓦斯压力考察，得到了被保护层的原始瓦斯压力分布规律和瓦斯压力变化“四带”范围。⑤根据瓦斯参数的变化规律，可以确定多煤层下保护层开采的倾向下部边界的卸压保护角为73.4°，沿煤层走向方向的卸压保护角为58.5°，上保护层超前距离不应小于2.3倍层间距；与数值模拟对比发现，采用数值模拟方法来研究俯伪斜保护层开采的保护范围是可行的。 |
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