近奥灰薄隔水层底板岩体变形破坏机制研究

近奥灰承压含水层和薄隔水层条件给矿井的安全生产造成很大威胁,为研究奥灰影响下薄隔水层底板岩层变形破坏机制,基于岩层地质结构特征,构建了风化带影响下底板岩体变形破坏模型,进行理论分析并验证.以垂向底板岩层变形的差异性为基础,计算得到了特厚煤层开采时底板破坏区深度,分析了弹塑性条件下风化带上方完整岩层的扰动变形特征和基于I型应力强度因子的裂纹型岩层拉伸破坏机制.最后,基于井田构造和煤层赋存特征建立数值模型,模拟分析近奥灰承压含水层和薄隔水层条件下特厚煤层开采底板岩体的变形值和破坏规律.计算结果表明:岩层两端受压、中间受拉,形成类似薄板结构,岩层受到向上的垂向应力,加快了岩层的破坏;奥灰顶部风化带由于岩性较弱受扰动容易破坏,而且破坏区会向上发育;岩层破坏通过底板破坏区和风化带破坏区向中间不断发育贯通.特厚煤层开采时,破坏区能够贯穿风化岩层上方的整个底板岩层.监测点瞬态位移变化表明:监测点位移曲线垂向存在2个明显的拐点,将监测点位移曲线分为3段,分别对应着风化段上方岩层、风化段和奥灰层,奥灰风化带对底板岩层变形影响明显,需要采取相应加固措施.监测点全程位移曲线与瞬态变化曲线规律一致,数值计算结果与理论分析相符.