基于关键层理论的采空区覆岩断裂带有效抽采层位研究

采空区覆岩断裂带有效抽采层位是布置高位抽采钻孔治理邻近层和采空区瓦斯的基础。基于关键层理论，建立了断裂带有效抽采层位数学模型，确定了有效抽采层位上下边界：有效抽采层位的下边界为采空区垮落带之上的第1层关键层，上边界为采空区上覆岩层高度为10倍采高以下的第1层关键层，有效抽采层位包含下边界岩层，不包含上边界岩层。根据断裂带有效抽采层位数学模型计算得出段王煤矿8+9号煤层断裂带有效抽采层位为煤层顶板上方12.6 m处的中砂岩到39.3 m处的4号煤；根据采空区覆岩断裂带钻孔窥视结果，得出工作面断裂角约为62°，破断断裂带高度范围为煤层顶板上方11.5～40.5 m区域。在段王煤矿进行高位钻孔抽采试验，得出实际的断裂带有效抽采层位为煤层顶板上方13.9 m处的中砂岩到37.4 m处的砂质泥岩。钻孔窥视分析和高位钻孔抽采试验结果均验证了断裂带有效抽采层位数学模型的准确性，研究成果可为高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的高位抽采工程设计提供理论依据。