底板岩体结构是煤层底板岩体稳定的主控因素之一,对煤层底板采动效应有着重要影响。为了研究不同结构的底板对煤层开采后底板破坏深度、范围和地应力调整变化的影响,为煤矿开采设计和底板突水防治提供合理的参数与建议,开展了以下工作:完整水平层状和含断层两种煤层底板类型的采动效应数值模拟;刘桥二矿Ⅱ614工作面底板岩石物理力学参数测试和底板岩体结构分析;Ⅱ614工作面底板采动效应数值模拟和底板破坏带震波CT探测。探讨了底板岩体结构对采动效应的影响和底板破坏带的分带性,主要结论如下: 1.底板破坏深度在切眼两端大,中间小,破坏区域呈“八”字型分布;破坏深度随着工作面长度的增加、底板岩性的减弱而增大;初次来压时,底板应力由采前的线性变化变为采后的非线性变化,在应力调整点的上下分别出现减压区和增压区;底板岩层由不同的岩性及组合方式构成时,破坏深度和应力调整情况也不同,结构效应明显。 2.当底板中含断层时其破坏深度增大,采前采后的应力变化也更为复杂。倾角越小、切割度越大,破坏深度越大;断层带及其附近岩体为应力集中区且易破坏;当工作面顺底板内断层倾向推进时,断层带被压密,与逆断层倾向推进时相比更利于底板的稳定。 3.Ⅱ614工作面底板岩层主要由上部砂岩段、中部粉砂岩段、下部海相泥岩段组成,与之对应的岩体结构是上部整体块状、中部块状、下部层状,总体表现为上硬下软组合结构类型底板。 4.Ⅱ614工作面底板破坏带CT探测显示:底板最大破坏深度为14.9m。其中煤层以下0～9.8m范围内的底板岩体为强破坏带,9.8～14.9m范围内的底板岩体为扰动裂隙发育带。 5.Ⅱ614工作面底板采动效应数值模拟显示:风巷端最大破坏深度为15.22m,模拟结果与现场探测结果基本一致,说明用数值模拟技术来预估煤层的采动效应是切实可行的。 6.底板破坏带可进一步分为强破坏带和扰动带。强破坏带内先后遭受剪切破坏和拉张作用,岩体裂隙相互贯通,完全失去强度,丧失阻水能力;扰动带内岩体主要发生剪切变形破坏,虽然在煤层开采过程中形成了剪裂隙,但裂隙处于闭合状态,并没有相互贯通,岩层仍具有一定阻水能力。