<p>长期以来，煤炭在我国能源体系中处于主导地位，为我国经济的发展做出了不可磨灭的贡献。煤炭是不可再生能源，其储量极为有限，随着地下资源不断被采出，其储量越来越少，传统留煤柱采煤工艺所造成的资源浪费问题日益突出，为解决这一问题，切顶卸压无煤柱开采技术孕育而生，该技术不仅符合煤炭资源可持续开采的重要发展方向，也是解决煤矿瓦斯与动力灾害问题、降低巷道工程掘进率、实现科学采矿的重要保障。然而，结合目前国内外研究可知，切顶卸压无煤柱开采对顶板结构的优化使得其覆岩运移及地表下沉规律与传统开采工法相比具有很大的差异性，因此，本文以神府矿区浅埋煤层的N00工法试验工作面为研究基础，综合运用理论分析、微震监测、地表观测等研究方法，对切顶卸压无煤柱开采的覆岩运移与地表沉陷时空特征进行研究。研究成果可为浅埋煤层切顶卸压无煤柱开采下地表沉陷预测和煤炭绿色开采提供一定的参考价值。论文主要研究成果如下：</p> <p>（1）基于无煤柱自成巷结构特征，研究了N00工法下顶板岩层的&ldquo;变形结构&rdquo;与&ldquo;稳定结构&rdquo;，分析了矿压显现的非对称性，结合N00工法下覆岩破断与裂隙发育规律，建立了具有时空特性的覆岩破断与地表沉陷关系模型，为N00工法地表沉陷的防控提供理论依据。</p> <p>（2）利用ESG高精度微震监测系统，研究了微震事件的时空演化规律与覆岩破断及运移规律。总结了柠条塔S12012工作面N00工法回采过程中微震事件在时间和空间的分布特性，并以微震事件数量、分布范围和能量释放大小三个特征对覆岩破断层位进行描述。结合微震事件可知S12012工作面垮落带高度38.25m，裂隙带高度91.24m，来压步距平均约为21.25m。N00工法下基本顶呈现出&ldquo;U+Y&rdquo;型破断。回采65.8m后亚关键层破断，回采135m后主关键层破断。</p> <p>（3）通过布设地表观测站，监测N00工法下地表的沉陷量、沉陷速度、水平位移、地表裂缝等特征参数，总结了地表变形在初始微弱阶段、发展骤增阶段、稳定衰退阶段的特征。分析了覆岩破断与地表裂缝产生的关系，探究了回采过程中覆岩运移与地表沉陷的时空特征。</p> <p>（4）优化了柠条塔煤矿S12012工作面现有的围岩控制方案，为N00工法的围岩控制及巷道支护结构的选择提供新的思路。现场实施后，提高了回采过程中围岩巷道的稳定性，为工作面安全高效开采提供保障。</p>

<p>For a long time, coal plays a leading role in China&#39;s energy system and has made indelible contributions to China&#39;s economic development. Coal is a non renewable energy, and its reserves are extremely limited. With the continuous extraction of underground resources, its reserves are becoming less and less. The problem of resource waste caused by the traditional coal pillar mining technology is becoming increasingly prominent. In order to solve this problem, the roof cutting and pressure relief non pillar mining technology was bred. This technology is not only in line with the important development direction of sustainable mining of coal resources, but also to solve the problems of gas and power disasters in coal mines It is an important guarantee to reduce the tunneling rate of roadway engineering and realize scientific mining. However, according to the current research at home and abroad, the optimization of roof structure by roof cutting and pressure relief pillar free mining makes the law of overburden rock movement and surface subsidence very different from the traditional mining method. Therefore, this paper takes the N00 construction method test face of shallow coal seam in Shenfu mining area as the research basis, and comprehensively uses the research methods of theoretical analysis, microseismic monitoring, surface observation and so on, The temporal and spatial characteristics of overburden rock movement and surface subsidence in roof cutting and pressure relief non pillar mining are studied. The research results can provide a certain reference value for the prediction of surface subsidence and the green mining of coal under the pressure relief and pillar free mining of shallow coal seams. The main research results are as follows:</p> <p>(1) Based on the structural characteristics of self forming roadways without coal pillars, the &quot;deformation structure&quot; and &quot;stable structure&quot; of roof strata under N00 construction method are studied, and the asymmetry of ground pressure behavior is analyzed. Combined with the laws of overburden fracture and fracture development under N00 construction method, the relationship model between overburden fracture and surface subsidence with space-time characteristics is established, which provides a theoretical basis for the prevention and control of surface subsidence under N00 construction method.</p> <p>(2) Using ESG high-precision microseismic monitoring system, the temporal and spatial evolution law of microseismic events and the law of overburden fracture and migration are studied. This paper summarizes the distribution characteristics of microseismic events in time and space during N00 working method mining in Ningtiaota S12012 working face, and describes the overburden fracture layer with the number, distribution range and energy release of microseismic events. According to the microseismic events, the height of the collapse zone of working face S12012 is 38.25m, the height of the fracture zone is 91.24m, and the average pressure step distance is about 21.25m. The basic roof shows &quot;U+Y&quot; fracture under N00 construction method. The sub key layer is broken after 65.8m of mining, and the main key layer is broken after 135m of mining.</p> <p>(3) By setting up surface observation stations to monitor the characteristic <font color='red'>parameter</font>s of surface subsidence, subsidence speed, horizontal displacement, surface cracks and so on under N00 construction method, the characteristics of surface deformation in the initial weak stage, development sudden increase stage and stable decline stage are summarized. The relationship between overburden fracture and surface cracks is analyzed, and the temporal and spatial characteristics of overburden movement and surface subsidence in the process of mining are explored.</p> <p>(4) The existing surrounding rock control scheme of S12012 working face in Ningtiaota Coal Mine is optimized, which provides a new idea for the surrounding rock control of N00 method and the selection of roadway support structure. After the field implementation, the stability of the surrounding rock roadway in the mining process is improved, which provides a guarantee for the safe and efficient mining of the working face.</p>

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