随着社会经济的快速发展,我国对煤炭的需求量也在日益增加,而煤炭作为不可再生资源,其保有量日趋减少,为了保障国民经济的持续发展,急需对复杂条件下的遗煤资源进行开采,其中复合残采区中层弃煤在我国许多矿区广泛赋存,中层弃煤采场岩层运动受到多种因素的影响,其中层间距是影响中层弃煤顶底板破坏情况的主要因素。由于煤层间距的不同,会导致中层弃煤采场围岩矿压显现的差异,进而影响中层弃煤的安全开采,只有掌握不同层间岩层厚度条件下的中层弃煤采场矿压显现规律,才能对类似条件下的开采起到广泛的指导作用,为矿压灾害的防治提供参考。在前人研究的基础上,选取大同煤矿集团晋华宫煤矿“上垮-下柱”复合残采区中层弃煤为研究对象,运用现场调研、理论分析、数值模拟等手段,研究不同层间岩层厚度条件下中层弃煤采场岩层的应力分布、移动变形和覆岩结构形式的变化规律,分析了层间距与顶底板岩层破坏情况的关系,从层间距的角度出发,进一步探讨了中层弃煤可采性的评价方法,进而完善复合残采区中层弃煤安全开采的理论基础。主要研究内容及成果如下:(1)中层弃煤采场围岩应力分布的层间距效应主要表现在:随着下位层间距的增大,卸压区范围随之减小、应力集中区范围随之增大,下位层间距为30m时应力集中系数最小并且卸压效果好;上位层间距主要对煤柱上方位置的应力分布影响显著,上位层间距为12m时应力集中系数最小。(2)中层弃煤采场围岩移动变形的层间距效应主要表现在柱采区域上方的位置,而对遗留煤柱上方岩层影响不大:中层弃煤最大下沉量的变化速率随下位层间距的增加而逐渐增大,下煤层采动对中层弃煤的影响程度逐渐减弱;中层弃煤的最大位移量随上位层间距的增加而减小,但是下沉量的变化速率不同,当上位层间距大于9m时,变化速率显著增加。(3)中层弃煤采场围岩结构的层间距效应表现在:下位层间距主要影响中层弃煤底板的结构形式,当下位层间距大于30m时,下控制层受到上下煤层及中层弃煤多重采动影响,仍然能够控制上覆岩层的运移,稳定性良好。在下位层间岩层和遗留煤柱稳定的情况下,随着中层弃煤的开采,不同上位层间距对顶板的垮落特征具有一定的影响,在上位层间距大于12m时,上位层间岩层不发生破断,形成“岩一矸”类拱结构;在上位层间距小于12m时,上位层间岩层出现垮落、破断现象,通过简化模型,分析支架控顶距与直接顶抗拉强度的关系,得到上位层间岩层的最小厚度hx为hx≥(?)。(4)根据下位层间距与坚硬岩层破断距的关系,得到中层弃煤底板存在下控制层结构的临界下位层间距h0,即h0=h·(lmax/Lmax)2;根据上位层间岩层厚度与破坏深度的关系,得到中层弃煤顶板存在上承载层结构的临界上位层间距[h0],即[h0]=[h0]= X·cosφ/2cos(π/4+φ/2)e(π/4+φ/2）tanφ。(5)从层间距的角度出发,将复合残采区中层弃煤顶底板的结构形式归纳为三种类型:下控制层不稳定、下控制层稳定但上承载层不稳定、下控制层上承载层均稳定。进一步形成了“上垮-下柱”复合残采区中层弃煤可采性评价的方法。