深部煤岩层复合结构底板破坏机制及应用研究

为研究平煤矿区深部岩石开采工作面底板岩体破坏机制，在传统的单一岩层底板塑性滑移线场理论基础上，构建三层复合结构底板塑性滑移线场力学模型，推导得出5种工况下底板最大破坏深度理论解；模拟分析不同推进度下底板岩体应力场分布规律及塑性变形特征；最后运用振弦式应变计实时监测十二矿己15–31040岩石开采工作面底板岩体微应变量，得到采面采前–采中–采后底板变形发育形态及破坏域。结果表明：(1)该工作面底板主动破坏区深度位于中层与下层结构岩层之间，属第三种工况，最大破坏深度理论解为17.08 m;(2)模拟实验发现了底板岩体破坏与损伤主要集中在开切眼及两巷下方，以塑性滑移破坏形式为主，破坏深度为17.1～17.9 m，且寒灰承压水导升高度小于石炭系底部铝土泥岩厚度，有效隔水层可抵御寒灰水导升；(3)实测数据显示底板破坏初始位置超前采面7.9m，以压剪破坏形式为主，临近采面底板岩体进入采空区后转化为拉剪破坏，破坏深度可达16.5～18 m，温度监测显示采动破坏带的下部岩体仍具有良好的抗渗性。理论计算与模拟实验及实测结果相一致，可为相似地质条件下煤岩层开采工作面底板水害防治提供理论指导和实践参考。