斜溝煤礦綜放開采覆巖三帶發(fā)育高度研究

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1、斜溝煤礦綜放幵采覆巖“三帶”發(fā)育高度研宄畢建乙山晉興能源有限責(zé)任公司斜溝煤礦摘要：采場覆巖“三帶”的準(zhǔn)確劃分，是防止頂板突水、確定高位鉆孔終孔位置及高抽巷布置層位的前提。根據(jù)斜溝煤礦的地質(zhì)條件，采用理論分析、數(shù)值模擬方法和現(xiàn)場驗(yàn)證手段，對綜放幵采過程中采場裂隙帶的發(fā)育高度及運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行研宄分析，得出覆巖“三帶”的分布范圍：冒落帶高度是48.3150.67m，裂隙帶高度是50.67l08.56m。并對比分析經(jīng)驗(yàn)公式的計算結(jié)果、現(xiàn)場窺視儀觀測結(jié)果及RFPA數(shù)值模擬結(jié)果，結(jié)果證明：經(jīng)驗(yàn)公式的計算結(jié)果比較準(zhǔn)確，符合實(shí)際情況。關(guān)鍵詞：綜放開采;

2、現(xiàn)場實(shí)測;高位鉆孔;“三帶”高度;數(shù)值模擬;作者簡介：李國輝（1976-）,男，工程師，畢業(yè)于丙安理工大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)，主要從事礦山壓力與頂板管理工作。收稿曰期:2017-06-11Received：2017-06-110引言煤層開采過后將引起上覆巖層的變形、冒落和下沉現(xiàn)象，采場上方會產(chǎn)生冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶?！叭龓А备叨鹊臏?zhǔn)確判定是“三下”安全采煤設(shè)計、覆若離層充填技術(shù)及上鄰近層瓦斯抽放研宄的基礎(chǔ)［1-2］。對于綜放開采上覆巖層裂隙演化規(guī)律，W內(nèi)外學(xué)者通過數(shù)值模擬、理論研究、現(xiàn)場實(shí)測及相似模擬試驗(yàn)等方法進(jìn)行大量的研宄。高建

3、良、陳帥在王莊煤礦實(shí)驗(yàn)研究得到“三帶”高度，同時驗(yàn)證CDEM數(shù)值模擬軟件適用于上覆巖層演化規(guī)律。張軍、王建鵬Ill通過相似材料模擬實(shí)驗(yàn)方法，研宂得出西山煤電杜兒坪礦68303工作面覆巖“三帶”高度，并采用鉆孔參數(shù)分析法和仰斜鉆孔分段注水法現(xiàn)場實(shí)測冒落帶、裂隙帶高度，結(jié)果證明基于采動覆巖裂隙分布特性的相似模擬實(shí)驗(yàn)研宄結(jié)果合理可靠。丁鑫品［5］和許延春［6］通過在多個煤礦綜放面統(tǒng)計“三帶”高度的現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行研宄分析、歸納當(dāng)頂板為中硬或軟弱覆巖吋，綜放開采“三帶”高度計算的經(jīng)驗(yàn)公式。通過理論研宄、數(shù)值模擬分析和現(xiàn)場實(shí)測相結(jié)合，對斜溝

4、煤礦13煤層23112綜放工作面覆巖“三帶”發(fā)育高度進(jìn)行研究m，最終得出“三帶”高度，為高位鉆孔、高抽巷等參數(shù)設(shè)計提供一定的科學(xué)依據(jù)，并對比分析了歸納總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式與《建筑物、水體、鐵路及主耍井巷煤柱留設(shè)與壓煤采煤規(guī)程》（以下簡稱《“三下”釆煤規(guī)程》收錄的“三帶”高度的計算公式的適應(yīng)性。1礦井概況斜溝煤礦位于山西省呂梁市興縣，該區(qū)位于河?xùn)|煤田北部的屮南部。主采煤層為8、13煤，13煤層位于太原組下部，上距8煤層52.42m,下距S1砂巖23.76m。煤層傾角為8°，厚度為13.88m，是全區(qū)可采煤層，含夾矸（T6層，夾矸厚度為0.0（

5、T0.90m。其頂板巖性為中粒砂巖和粉砂巖，底板為炭質(zhì)泥巖和粗粒砂巖。斜溝煤礦巖層柱狀如圖1所示。名稱層厚Xn累厚/fn中粒砂巖粉砂巖13#煤層柱狀12#煤層0.683.250*000.40炭質(zhì)泥巖14#煤層0.60?1.101.5510.891.534.0713.50??15.90??50.68黑色，爰57.4861.2275.6677.2277.54-石局灰屑，淺巖紋巖灰黑色泥巖，黑有好層夾層定煤矸結(jié)構(gòu)圖1巖層柱狀下載原圖23112工作面位于21釆區(qū)輔運(yùn)上山南側(cè)，兩側(cè)、南側(cè)、東側(cè)均為實(shí)煤區(qū)，上部為8煤層18112掘進(jìn)工作面和181

6、10冋采工作面;工作面長度為253m，推進(jìn)長度為2828m;采煤方法為單一走內(nèi)長壁采煤法，采煤工藝為低位綜采放頂煤，采高為3.8m，放煤高度為9.77m，頂板采用全部垮落法管理采空區(qū)頂板。2理論計算從斜溝煤礦巖層柱狀可知，斜溝煤礦13煤層厚為13.88m，頂板是中粒砂巖和粉砂巖，為中硬巖層。很長一段時間以來，覆巖“三帶”高度的計算采用《“三下”采煤規(guī)程》的經(jīng)驗(yàn)公式。但當(dāng)覆巖為屮硬巖層時，計算覆巖“三帶”高度，在《“三下”采煤規(guī)程》沒有記錄采用綜放開采方法的計算公式，一般根據(jù)厚煤層分層開采方法的經(jīng)驗(yàn)公式來計算。具體如下：冒落帶高度計算公

7、式為：H-100ZMm4.7XM+19±2.2式中EM為累計采厚，m。異水裂隙帶高度計算公式為:100ZM=1.6XM+3.6±5.6將斜溝煤礦數(shù)據(jù)分別帶入公式(1)、(2)計算得到：13煤層23112工作面冒落帶高度為14.28?18.68m，導(dǎo)水裂隙帶高度為48.18?59.38m。由于斜溝煤礦23112工作面是綜放面，“三帶”的發(fā)育高度比分層開采時顯著增大，這時就不適合采用分層開采的計算公式?？捎靡韵陆?jīng)驗(yàn)公式來計算綜放工作面中硬巖層條件下覆巖“三帶”的高度：冒落帶高度計算公式為:100M0.49M+19.12±4.71導(dǎo)水裂隙帶

8、高度計算公式為:100M0.26M+6.88±11.49將斜溝煤礦數(shù)據(jù)分別帶入公式（3）、（4）計算得到：13煤層23112工作面冒落帶髙度為48.808.26m,導(dǎo)水裂隙帶髙度為120.84?143.82mo彎曲下沉帶