油井套管对工作面矿压显现规律的影响_肖江.pdf

第 2 卷第 1 期 采矿与岩层控制工程学报 Vol. 2 No. 1 2020 年 2 月 JOURNAL OF MINING AND STRATA CONTROL ENGINEERING Feb. 2020 013522-1 肖江， 郝强强， 张思达， 等. 油井套管对工作面矿压显现规律的影响[J]. 采矿与岩层控制工程学报， 2020， 2 1 013522. XIAO Jiang， HAO Qiangqiang， ZHANG Sida， et al. Influence of oil well casing on the law of strata pressure in working face[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering， 2020， 2 1 013522. 油井套管对工作面矿压显现规律的影响 肖 江 1,2， 郝强强1,2， 张思达1,2， 樊思威1 1. 西安科技大学 能源学院， 陕西 西安 710054； 2. 教育部西部矿井开采及灾害防治重点试验室， 陕西 西安 710054 摘 要 针对双马煤矿4 煤层I0104 05综采工作面开采过程由废弃石油井所引发的一系列矿压 显现问题， 运用理论分析、 相似材料模拟试验及现场实测的方法， 对无套管和有套管2种情况下 工作面矿压显现规律进行探究。以工作面覆岩结构及工作面液压支架承载力为研究对象， 详 细分析了覆岩破断规律和工作面周期来压规律。研究结果表明 无套管工作面周期来压强度 低， 顶板回转变形接触底板， 形成支架-直接顶-底板铰接结构， 降低了工作面支架阻力； 有套管 工作面中套管对覆岩有锚固作用， 周期来压强度高、 步距大， 顶板回转变形没有接触底板， 矿压 显现较剧烈。在接近套管时液压支架阻力出现峰值， 比无套管工作面高9.4。 关键词 油井套管； 矿压显现； 覆岩结构； 周期来压 中图分类号 TD 324 文献标识码 A 文章编号 2096-7187 2020 01-3522-08 Influence of oil well casing on the law of strata pressure in working face XIAO Jiang ， HAO Qiangqiang， ZHANG Sida ， FAN Siwei 1.School of Energy Engineering， Xian University of Science and Technology， Xian 710054， China； 2. Key Laboratory of Western Mine Exploitation and Hazard Prevention， Ministry of Education， Xian 710054， China Abstract Aiming at a series of problems caused by abandoned oil Wells in the fully mechanized I0104 05 working face of 4 coal seam in Shuangma Coal Mine， the law of working face pressure appearing without or with casing was studied by means of theoretical analysis， simulation experiment of similar materials and field measurement. Taking overburden structure of working face and bearing capacity of working face hydraulic support as research object， the breaking rule of overburden and periodic pressure rule of working face were analyzed. The results showed that the casing free working face had a low periodic pressure strength， and the roof turned and deed to contact the bottom plate， ing a bracket - direct roof - bottom plate articulated structure. Thus， it reduced the face support resistance. The casing applied in working face has anchoring effect on overburden rock. With high periodic pressure strength and large step distance， the revolving deation of the roof will not touch the bottom plate， and the mine pressure was quite violent. Therefore， the hydraulic support resistance appeared to peak value when approaching the casing， which was 9.4 higher than the casing free working face. Key words oil well casing； strata behavior； overlying stratum structure； periodic pressure 收稿日期 2019-06-24 修回日期 2019-08-13 责任编辑 施红霞 作者简介 肖江（1971） ， 男， 四川渠县人， 副教授， 硕士生导师， 主要从事矿山压力与岩层控制方面的研究工作。 通信作者 郝强强（1995） ， 男， 山西忻州人， 硕士研究生， 主要从事矿山压力及巷旁支护技术方面的研究工作。E-mail 953538789 20世纪中期以来， 我国对煤炭需求量逐渐增 加， 采矿技术得到了快速发展 ， 但是我国煤炭储 量有限， 而且当前国际煤炭、 石油资源贸易日趋紧张， 解决煤-油 气资源的安全开采和高效利用等问题就 ChaoXing 肖 江等 采矿与岩层控制工程学报 Vol. 2， No. 1 2020 013522 013522-2 更具迫切性。目前， 我国在一些新建矿井和生产 矿井的改扩建过程中， 遇到了煤-油地层共存的问 题， 但是含煤地层与含油地层在剖面上相互叠加， 开采难度大， 并且石油开采后在地层中残留的钻 取石油的套管贯穿整个煤层。在采煤过程中， 这 些废弃套管严重制约着采煤工作的正常进行， 主 要原因是当采煤工作面推进至废弃套管附近时， 矿压显现规律具有不确定性， 可能引起上覆岩层 应力突变， 造成矿压显现。此外， 套管中残余硫化 氢等有毒废气， 工作面切割废弃油井套管存在较 大的安全隐患。因此， 本文着重研究油井套管对 采煤工作面矿压显现产生的影响， 为工作面安全 开采提供保障。 为探索顶板岩层破断结构及其对巷道矿压显 现影响的规律， 我国学者做了大量的研究， 韩红 凯、 邓小鹏等 提出顶板关键层失稳后， 不会立 即压死支架， 而是形成一种“再稳定”铰接结构 承担部分覆岩压力； 鞠金峰、 杨本生等 提出悬 臂梁结构的3种运动形式， 并揭示了3种形式下工 作面矿压显现规律； 李洋 提出覆岩裂隙会随着 工作面推进出现扩展、 闭合周期性破坏， 对覆岩稳 定给出了相应观点； 王云广、 曹胜根等 提出不 同开采环境下， 覆岩活动规律不同， 并对覆岩的失 稳机理进行了研究； 部分学者 提出在接近废 弃石油井套管时， 可能发生顶板来压， 残余废气泄 露等风险； 马智等 根据废弃石油井内气体压力、 浓度、 煤油距离等6个指标对石油井进行分类， 主 要分为3类， 不同类别的石油井治理手段不同； 王 金国等 对废弃石油井套管的治理手段进行深入 探索与实践。但我国学者 对含有油井套管影响 的工作面矿压显现规律的研究较少。 笔者通过理论分析、 相似模拟试验和现场实测等 方法对无套管和有套管2种情况下的工作面来压规律 进行研究， 并解决了双马煤矿在开采中覆岩复杂活动 的问题， 可为其他类似矿井生产提供数据借鉴。 1 工程概况 双马煤矿位于宁夏回族自治区灵武市马家滩镇， 矿井设计生产能力4.0 Mt/a， 有7层主要可采煤层， 本 文主要对4 煤层进行研究， 该煤层平均埋深292 m， 分 布面积约60 km ， 平均厚度3.80 m， 全区可采。由于双 马煤矿处于石油资源与煤炭资源重叠区内， 煤层中存 在大量废弃石油井， 其结构如图1所示。 表层封井 封井水泥 岩层岩层 固井水泥 油、气层 含煤地层 废弃套管 水泥 图1 双马煤矿石油井结构示意 Fig. 1 Oil well structure diagram in Shuangma Coal Mine 矿区内共排查出石油钻孔174个， 其中未采石油 钻孔37个， 废弃钻孔137个。以I0104 05工作面为例， 其工作面布置如图2所示。该工作面共经过3个废弃 马探31马探30 马浅22 马浅20 I0104 05工作面 I0104 04工作面 采空区 04 05回风巷 04 05运输巷 04 05辅助运输巷 回风大巷 运输巷 辅助运输巷 80 m 300 m 140 m 50 m 图2 I0104 05工作面布置 Fig. 2 I0104 05 working face layout ChaoXing 肖 江等 采矿与岩层控制工程学报 Vol. 2， No. 1 2020 013522 013522-3 石油井， 分别为马探31、 马探30和马浅22。其中， 马探30距马探31石油井50 m， 马浅22石油井在靠 近工作面终采线80 m处。 I0104 05工作面基本顶为粉砂岩和细砂岩， 直 接顶为细粒砂岩， 厚3.4～5.0 m， 厚度稳定。直接 底板为浅灰色粉砂岩， 粒度不均， 厚3.5～4.0 m， 波 状层理较发育， 抗压、 抗剪强度低。双马煤矿4 煤 层钻孔综合柱状如图3所示。 风化面土褐色，新鲜面土黄色，岩石具 粉砂状结构，水平层理结构 新鲜面黑灰色，泥质结构，块状构造， 碎屑成分 灰白色，成分以石英为主的砂岩互层， 长石次之，分选性中等，次棱角状，水 平层理，含少量云母碎片及暗色矿物 4.43 13.46 4.79 18.35 26.79 粉砂岩 下部砂泥岩交互沉积层，上部以灰色中 厚层状粉砂岩为主，分选性好，磨圆度 为次棱角状 泥岩 粉砂岩9.57 3.50 14.06 5.22 3.80 3.92 岩 性 描 述柱状厚度/m 上层为4.00 m 厚的细粒砂岩，深灰色厚 层状，水平层理发育，碎屑颗粒磨圆度 较好，与下层1.22 m粉砂岩明显接触 细粉 砂岩 交互层 4 煤 黑色半光亮型煤、玻璃或沥青光泽，阶 梯状断口，硬度中等，层状构造，与下 层明显接触，局部含有少量夹矸，为深 灰色粉砂质泥岩 粉砂岩 灰白色，成分以石英为主，长石次之， 水平层理，含少量云母碎片及暗色矿 物，夹粉砂岩薄层 浅灰色块状细粒砂岩，成分以石英为 主，长石次之，分选性中等，次棱角 状，水平层理 中部夹厚层状泥岩，厚度在2.00 m左 右，波状层理，与下层明显接触 煤岩 上层为3号煤，黑色半光亮型；沥青-玻 璃光泽，次为丝绢光泽，阶梯状断口， 性较脆，硬度中等，条带结构，层状构 造。下层为粉砂岩，风化面土褐色，新 鲜面土黄色，岩石具粉砂状结构，水平 层理结构，碎屑颗粒度较细 粉砂岩 交互层 灰白色砂岩为主 宝塔山砂岩 夹粉砂泥 岩，岩性以灰黑色粉砂岩、灰～灰白色 细砂岩及黑色泥岩为主，具小型交错层 理、波状及水平层理 名称 细粒 砂岩 泥岩 细粒 砂岩 交互层 图3 双马煤矿4  煤层钻孔综合柱状 Fig. 3 Comprehensive column diagram of drilling in 4  coal seam of Shuangma Coal Mine 2 覆岩变形机理 工作面推进时， 上覆岩层垮落后的形态直接 影响工作面矿压显现和采场支护方式。相关学者 对上覆岩层结构提出了各种假说， 如 悬臂梁假 说、 砌体梁假说、 压力拱假说等。但这些假说都是 针对一般煤层， 对于存在废弃石油井套管工作面 开采时， 覆岩结构形态如何影响工作面矿压显现， 本文将对比分析有无套管环境下工作面覆岩结构及 矿压显现规律。 利用式 1 判断存在套管的工作面上覆岩层断裂 后的结构形态 ， 求得的L为工作面上覆岩层关键层 断裂步距， 当满足式 1 时覆岩呈悬臂梁， 不满足时为 砌体梁。 2 2 1 i c qL MKhh    1 式中， M为煤层采高， 取3.80 m； K为岩石碎胀系数， 取 1.3； ∑h 为直接顶厚度， 取4.00 m； h为关键层厚度， 取 16 m； L为关键层断裂步距， m； σ 为关键层抗压强度， 取14 MPa； q为上覆岩层荷载， 取1.6 MPa。 整理该煤矿关键层数据后得到 当L≤21.4 m时， 基本顶为砌体梁结构； 当L21.4 m时， 基本顶为悬臂 梁结构。 当顶板出现悬臂梁结构时， 支架承担顶板大部分 压力。随着工作面的推进， 顶板悬露面积增大并回转 下沉， 当接触到采空区断裂岩块时， 形成铰接结构， 工 作面支架阻力降低。在相同地质环境下， 顶板出现砌 体梁结构时， 该结构一般比悬臂梁层位高， 此时工作 面支架阻力较大。实际上， 形成悬臂梁结构的本质原 因是顶板岩梁回转过程中产生的拉应力超过岩石极 限抗拉强度， 岩梁破断垮落， 如图4所示。 M A B C β θ l D 图4 顶板回转变形 Fig. 4 Roof rotation deation 该过程中岩梁产生的最大回转角 计算公式为 1 i max arcsinarcsin MKhb ll      2 式中， β为直接顶回转高度， m；l为直接顶长度， m；M 为煤层采高， 3.80 m；K为岩石碎胀系数， 1.3；b为错位 量， m； i h  为直接顶厚度， 取4.00 m。 经计算， 在工作面推进时顶板的最大回转角θ    为5.7。由此可见， 顶板悬顶距离与岩梁最大变形角 度将直接影响岩梁运动形态， 即当岩梁回转超过5.7 而未触矸时， 顶板破断形成悬臂梁。 但在工作面推进时， 覆岩垮落带顶梁是一个动态 ChaoXing 肖 江等 采矿与岩层控制工程学报 Vol. 2， No. 1 2020 013522 013522-4 变化过程 ， 不是单纯以悬臂梁或砌体梁结构出 现， 受工作面推进速度、 岩石碎胀系数、 采空区垮 落矸石堆积状态等因素影响， 当垮落带岩梁回转 接触到已断块体形成稳定铰接结构， 工作面支架 支撑压力减小。为了直观反映存在废弃石油井的 工作面覆岩结构形态对工作面矿压显现的影响， 对宁夏双马煤矿进行相似模拟试验研究。 3 试验过程及结果分析 以双马煤矿4 煤层I0104 05工作面为研究对 象， 通过相似模拟试验分别模拟有套管和无套管的工 作面覆岩变化情况， 进而分析油井套管对工作面矿压 规律的影响。 3.1 模型设计方案 选 用 2 个 长 宽 高 3 000 mm 200 mm 1 500 mm的平面应力模型支架进行物理相似模拟试 验， 容重相似常数为1.6， 应力及荷载相似常数为 320 。试验以河砂为骨料， 以石膏、 大白粉为黏结 剂， 模型几何比沿用经验值1∶200。相似模拟试验中 各相似常数及分层厚度见表1。 表1 双马煤矿模型材料装填配比及分层厚度 1∶200 Table 1 Filling ratio and stratification thickness of model materials in Shuangma Coal Mine 1∶200 岩石名称 岩层厚度/m 模型厚度/cm 原型强度/MPa 模型强度/kPa 层数 配比 河砂∶石膏∶大白粉/ kgcm  4 煤 3.80 1.900 8 25.0 1 6.96∶0.35∶1.74∶6.96 粉煤灰 粉砂岩 1.22 0.610 37 115.0 1 14.20∶0.53∶1.24 细粒砂岩 4.00 2.000 48 150.0 2 14.00∶0.80∶1.20 细粉砂岩互层 14.06 7.030 45 140.0 4 14.00∶0.80∶1.20 粉砂岩 2.17 1.085 37 115.0 1 14.20∶0.53∶1.24 3 煤 1.33 0.665 8 25.0 1 6.96∶0.35∶1.74∶6.96 粉煤灰 粉砂岩 9.57 4.785 37 115.0 4 14.20∶0.53∶1.24 泥岩 4.79 2.395 20 62.5 2 14.20∶0.36∶1.42 粉砂岩 13.46 6.730 37 115.0 3 14.20∶0.53∶1.24 粗粒砂岩 26.79 13.395 40 125.0 7 14.20∶0.53∶1.24 泥岩 4.43 2.215 20 62.5 1 14.20∶0.36∶1.42 细粒砂岩 18.35 9.175 48 150.0 5 14.00∶0.80∶1.20 石油井套管实际直径为200～300 mm， 考虑套 管强度高， 为保证相似比例及材料强度的准确性， 根据文献[13]， 采用16号直径为1.6 mm的铁丝模拟 套管。套管从地表贯穿至煤层， 根据煤矿实际套管 间排距， 从开切眼450 mm开始布置， 每隔250 mm布 置1条套管， 共布置5条。主要测试手段 采用108路 压力计算机数据采集系统， 将CL-YB-114型应力传 感器布置于煤层底板， 对采场支承压力分布进行实 时采集。采用TS11-1R500型光学全站仪对煤层上 覆岩层运动规律进行实时采集， 如图5所示。 岩性 细粒砂岩18.35 泥岩4.43 细粒砂岩26.79 粉砂岩13.46 泥岩4.79 粉砂岩9.57 3 煤 1.33 粉砂岩2.17 粉砂岩交互层14.06 细粒砂岩4.00 粉砂岩1.22 4 煤 3.80 3 000 mm 全站仪监测点 厚度/m CL-YB-114型应力传感器 1 200 mm 图5 模型监测设计 Fig. 5 Model monitoring design 3.2 试验结果分析 通过模拟有无套管的工作面矿压显现规律， 对 比无套管工作面来压情况， 确定有套管工作面在套 管影响下其矿压显现特征， 并结合覆岩结构对2种 ChaoXing 肖 江等 采矿与岩层控制工程学报 Vol. 2， No. 1 2020 013522 013522-5 工作面矿压显现规律进行分析。 3.2.1 无套管工作面来压情况分析 根据应力相似比及模型几何比将试验原始数 据转化为工程实际， 结果见表2。 表2 推进度、 支架工作阻力、 周期来压步距和 增载系数对应关系 无套管 Table 2 Propulsion degree，support working resistance，periodic pressure step and load coefficient correspondence without casing 来压次数 推进 度/m 支架初 撑力/kN 支架最 大工作 阻/kN 来压步 距/m 增载 系数 初次来压 41 7 500 8 724 41 1.16 第1次周期来压 63 6 843 8 452 22 1.24 第2次周期来压 86 7 369 8 216 23 1.11 第3次周期来压 111 6 837 8 335 25 1.22 第4次周期来压 132 7 359 8 157 21 1.11 第5次周期来压 152 8 034 8 334 20 1.04 第6次周期来压 171 7 784 8 434 19 1.08 第7次周期来压 225 6 834 8 334 24 1.22 第8次周期来压 250 7 610 8 167 25 1.07 第9次周期来压 272 6 842 8 527 22 1.25 第10次周期来压 298 7 301 8 430 26 1.15 第11次周期来压 319 7 281 8 108 21 1.11 平均值 7 300 8 352 24 1.15 由表2可知， 在无套管影响的煤层中推进时， 工 作面共发生11次周期来压， 工作面周期来压平均 步距24 m， 来压时支架平均受力为8 352 kN。初 次来压时支架阻力较高为8 724 kN， 此后11次周 期来压支架阻力均不超过8 600 kN。在周期来压 时， 顶板受向下的压力作用向采空区自由空间回 转， 岩石内的张力大于岩石极限抗拉强度， 产生裂 隙。 在模拟试验中出现的最大回转角为4.5， 小于 理论计算结果5.7， 直接顶回转变形与采空区底板 接触， 岩体未发生折断并保持一定的抗压强度， 如 图6所示。通过岩块之间互相挤压形成支架-直接 顶-底板铰接稳定结构。支架上覆岩层部分质量通 过回转变形的顶梁转移至底板， 所以工作面矿压显 现较小。 3.2.2 有套管工作面来压情况分析 有废弃石油井套管的工作面共发生8次周期来 压， 周期来压时工作面推进度、 支架工作阻力及来 压步距见表3。 接触底板 图6 无套管工作面顶板垮落结构 Fig. 6 Roof collapse structure of casing free working face 表3 推进度、 支架工作阻力、 周期来压步距和 增载系数对应关系 有套管 Table 3 Propulsion degree， support working resistance， periodic pressure step and load coefficient correspondence with casing 来压次数 推进 度/m 支架初 撑力/kN 支架最 大工作 阻力/kN 来压步 距/m 增载 系数 初次来压 55 7 810 8 450 55 1.39 第1次周期来压 86 7 963 9 132 31 1.35 第2次周期来压 120 6 484 8 235 34 1.41 第3次周期来压 156 8 494 9 381 36 1.43 第4次周期来压 181 7 514 8 634 25 1.42 第5次周期来压 214 6 864 8 435 33 1.42 第6次周期来压 242 8 684 9 451 28 1.33 第7次周期来压 271 6 854 8 234 29 1.43 第8次周期来压 300 8 479 9 067 29 1.37 平均值 7 683 8 780 33 1.39 由表3可知， 有石油井套管工作面周期来压时 支架平均受力为8 780 kN， 增载系数平均1.39。其 中， 第1， 3， 6， 8次周期来压支架最大工作阻力均超 过9 000 kN。相对无套管的工作面， 存在套管的工 作面来压次数少， 且矿压显现剧烈， 支架阻力较 大。所以套管的存在对工作面矿压显现有显著 影响。工作面支架阻力及套管位置对照如图7所 示。 当工作面接近第1根套管时， 出现第1次周期来 压， 支架阻力较高， 为9 132 kN。工作面距第2根套 管20 m时， 发生第2次周期来压， 支架最大阻力为 8 235 kN， 来压后工作面出现套管， 如图8所示。工 作面距离第3根套管9 m时， 发生第4次周期来压， 支 架最大阻力为8 634 kN。推进至240 m时， 出现第4 根套管， 此时支架阻力达到9 451 kN， 发生第6次周 期来压。当工作面推进至超前第5根套管10 m时， ChaoXing 肖 江等 采矿与岩层控制工程学报 Vol. 2， No. 1 2020 013522 013522-6 发生第8次周期来压， 支架阻力达到9 067 kN。综上 可知， 工作面接近套管时， 支架阻力逐渐升高， 其 中， 在距离第1根、 第3根、 第4根及第5根套管10 m内 发生周期来压。来压时采空区顶板直接垮落， 垮落 后支架阻力会继续保持一段时间高阻力状态。 套管 图8 出现的套管 Fig. 8 Casing appears 对于有套管工作面周期来压步距平均为33 m， 大于理论计算值21.4 m， 所以周期来压后基本顶以 悬臂梁形式出现， 如图9所示。 由于采空区顶板垮落后支架上方悬臂梁范围 较大， 冒落顶板无法形成铰接结构， 此时支架将承 担较大的覆岩应力， 所以周期来压后支架会保持一 段时间高阻力状态。当工作面继续推进而离开套 管影响范围时， 支架阻力降低。发生周期来压时， 采空区顶板直接垮落， 工作面矿压显现较剧烈， 支 架工作阻力峰值比无套管工作面支架高9.4。 综上可知， 无套管工作面推进时， 采空区顶板 回转变形接触底板， 形成支架-直接顶-底板铰接稳 定结构， 承担部分覆岩压力， 工作面矿压显现较为 缓和。有套管工作面其套管对工作面覆岩有锚固 作用， 提高了顶板强度， 基本顶整体性较好， 关键层 断裂时一般以悬臂梁结构出现， 并且悬臂梁末端与 采空区冒落矸石未形成铰接结构， 矿压显现较为剧 烈， 周期来压步距大。工作面接近套管过程中， 支 架阻力逐渐升高， 在套管附近支架阻力达到峰值， 容易发生周期来压。 4 现场观测及结果分析 沿工作面距马探31油井-50～50 m区域采用支 架阻力监测。由于实测平均阻力受支架实际初撑 力、 支架架型、 支架额定阻力、 围岩条件和距石油井 套管距离等因素的影响， 在工作面的不同位置围岩 性质不同。在工作面共布置3个测站， 每个测站设 置2条测线， 分别布置在相邻的2台支架上， 具体布 置情况如下 工作面选用ZY10000/22/45D型液压支 架， 上部测站的2条测线分别布置在9， 10号支架上， 中部测站的2条测线分别布置在69， 70号支架上， 下 部测站的2条测线分别布置在119， 120号支架上。 套管位置在70号支架周围。测站布置及支架监测 应力曲线如图10所示。 综合上述分析可以看出， 工作面中部平均工作 阻力相对较大， 两边较小。整个工作面来压步距 23.30～29.45 m， 在距离套管36 m时， 受套管影响， 工作面支架阻力逐渐增加， 在套管周围支架阻力达 5 000 8 000 9 000 10 000 0150200250300 推进距离/m 支架阻力/kN 套管 7 000 6 000 50100 图7 工作面支架阻力及套管位置对照 Fig. 7 Comparison of working face support load and casing position 悬臂梁 a 悬臂梁结构 b 套管锚固 套管锚固 直接顶 基本顶 矸石 图9 有套管工作面覆岩结构 Fig. 9 Overburden structure of casing working face ChaoXing 肖 江等 采矿与岩层控制工程学报 Vol. 2， No. 1 2020 013522 013522-7 到峰值。在过石油井套管9 m处发生周期来压， 来 压后覆岩呈悬臂梁结构， 悬顶距离最大为27 m， 并 且悬臂梁末端与采空区冒落矸石未形成铰接结构， 矿压显现较为剧烈， 此时出现峰值压力为9 177 kN， 且工作面离开石油井套管距离越远， 周期来压步距 越小。因此， 套管对局部覆岩有锚固作用， 导致矿 压显现剧烈。现场监测结果验证了相似模拟试验 数据的准确性。 5 结 论 1 由于套管的锚固作用提高了上覆岩层的整 体性， 顶板强度较高， 周期来压次数少。工作面接 近套管10 m范围内， 支架阻力升高， 在套管处峰值 达到9 000 kN以上， 容易发生周期来压， 来压时支架 阻力峰值比无套管工作面高9.4。 2 无套管工作面顶板回转高度4.20 m， 大于采 煤高度3.80 m， 顶板岩块回转变形接触采空区底板， 形成支架-直接顶-底板铰接稳定结构， 该结构承担 部分覆岩压力， 工作面矿压显现较小。有套管煤层 工作面接近套管时， 基本顶以悬臂梁结构呈现， 悬 露面积较大， 回转变形没有接触采空区底板， 液压 支架承担覆岩压力较高。 3 现场观测整个工作面来压步距23.30～ 29.45 m， 接近套管时顶板来压步距增大， 在距套管 9 m范围内容易发生周期来压， 来压后覆岩呈悬臂 梁结构， 并且悬臂梁末端与采空区冒落矸石未形成 铰接结构， 该观测结果与相似模拟试验结果一致。 参考文献 References [1] 康红普， 徐刚， 王彪谋， 等．我国煤炭开采与岩层控制技术发展 40 a及展望[J]．采矿与岩层控制工程学报， 2019， 1 1 013501． KANG Hongpu， XU Gang， WANG Biaomou， et al． Forty years development and prospects of underground coal mining and strata control technologies in China[J]． Journal of Mining and 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