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《綜放開采頂煤體離層與破壞規(guī)律研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、文章編號:1003-5923(2002)02-0006-02綜放開采頂煤體離層與破壞規(guī)律研究1,21賈光勝,毛德兵(1.天地科技股份有限公司開采所事業(yè)部,北京100013;2.中國礦業(yè)大學北京校區(qū),北京100083)摘要:本文分析了節(jié)理裂隙對綜放開采頂煤破壞破碎的影響,通過現(xiàn)場觀測,研究了綜放工作面支架上方頂煤體的離層及破壞情況,得到綜放開采頂煤體在離煤壁不同的距離、不同高度上離層及破壞分布規(guī)律。關鍵詞:綜放開采;離層;破壞規(guī)律中圖分類號:TD823.9文獻標識碼:A綜放開采頂煤體在放出前發(fā)生離層和強度
2、破壞是進行綜放開采的必要條件,而綜放面頂煤體在支架上方離層和裂隙發(fā)育程度決定著頂煤放出時的流暢性和頂煤的回采率。因此,研究綜放開采支架上方頂煤體離層及破壞規(guī)律和影響因素,對研究綜放開采頂煤冒放性和提高頂煤回采率十分必要。1節(jié)理裂隙對頂煤體破壞破碎的影響綜放面頂煤是在支承壓力作用下,使原有節(jié)理圖1單個裂隙對材料強度影響裂隙擴展并發(fā)生新的裂隙,而使煤層發(fā)生強度破壞,直至最后破碎的。節(jié)理裂隙對頂煤體的破壞破碎影響主要表現(xiàn)在兩個方面:一是節(jié)理裂隙面的存在降低了頂煤體的強度;二是裂隙影響著頂煤體的完整性。節(jié)理裂隙
3、對頂煤體強度的影響與節(jié)理裂隙的走向、傾角(即裂隙面相對于作用載荷方向的傾角)、密度、裂縫充填程度和充填材料等有關,就單個裂隙來講其影響如圖1所示。節(jié)理裂隙密度的影圖2裂隙密度對材料強度影響響如圖2所示。1-與加壓方向垂直的切面;2-同加壓方向2綜放面支架上方頂煤體離層和破壞情況觀測儀的探頭伸入鉆孔內(nèi),鉆孔周圍煤體的裂隙分布和2.1觀測工作面條件張開情況通過探頭的攝像鏡頭顯示于窺視儀的顯兗州興隆莊礦2304工作面長136m,走向長示器上,按順序上下移動和轉(zhuǎn)動探頭,就可以觀測1023m,煤厚平均8.7m;煤
4、層傾角2～10°,平均為到不同位置頂煤的破壞情況。鉆孔布置如圖3所7.5°;煤層老頂為20.2m的中砂巖,直接頂為示,對觀測結(jié)果的記錄方法為:(1)照相;(2)特征6.6m的粉砂巖。煤的硬度系數(shù)f=2.0～2.3.人工描述。2.2觀測方法2.3觀測結(jié)果在工作面中部布置測點,把DG80-1型窺視根據(jù)對2304面的頂煤裂隙發(fā)育情況的現(xiàn)場素基金項目:國家自然科學基金重點資助項目(59734090)收稿日期:2001-05-10作者簡介:賈光勝(1962-),男,江蘇省沛縣人,天地科技股份有限公司開采所事業(yè)部高
5、級工程師,1984年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學采礦工程系,在職博士生,主要從事放頂煤開采回采工藝和礦山壓力方面的研究工作?！?·2002.№2礦山壓力與頂板管理頂煤破壞指數(shù)用以反映頂煤一定高度hi處頂煤的破壞情況。取頂煤破壞指數(shù)計算區(qū)間為[hi-0.3,hi+0.3]m,主要參數(shù)為頂煤體的裂隙數(shù)(包括水平、傾斜和垂直裂隙),頂煤破壞指數(shù)的計算公式為:exp.F=Nh×0.3+Ni×0.3+C式中exp.F——頂煤破壞指數(shù);Nh——近水平裂隙個數(shù);Ni——傾斜裂隙個數(shù);C——常數(shù),當區(qū)間內(nèi)存在近水平及傾斜裂圖3觀
6、測鉆孔布置圖隙時,這里取C=0.8,否則C=0。根據(jù)以上的計算公式,可以得到離層指數(shù)與頂描與拍攝的照片,得到不同高度頂煤體裂隙個數(shù)、煤高度關系曲線,即exp.P—H曲線及exp.F—H寬度及方向。(頂煤破壞指數(shù)與頂煤高度關系)曲線,見圖4、圖3頂煤體離層及破壞規(guī)律5。圖5中,離煤壁0.5m處的頂煤在整個高度方為研究頂煤體離煤壁不同距離、不同高度的破向上,離煤層頂板距離愈大,其破壞程度愈大,頂煤壞與離層情況,引入頂煤離層指數(shù)和破壞指數(shù)兩個概念。其中頂煤的離層指數(shù)反映頂煤某一高度hi處頂煤的離層情況,考慮到
7、測量距離時的誤差及離層的區(qū)域性,以區(qū)間(hi-0.1,hi+0.1)m范圍內(nèi)頂煤近水平裂隙及其裂隙寬度來計算該指數(shù)值,其公式為:exp.P=2Nk×Bk式中exp.P——hi處頂煤的離層指數(shù);Nk——頂煤在區(qū)間內(nèi)不同位置近水平裂隙個數(shù);Bk——頂煤在區(qū)間內(nèi)不同位置近水平裂隙圖4頂煤破壞指數(shù)與頂煤高度關系的寬度。圖5頂煤離層指數(shù)與頂煤高度關系曲線(a)鉆孔距煤壁0.5m;(b)鉆孔距煤壁3.05m;(c)鉆孔距煤壁3.85m上部幾乎沒有受到破壞;頂煤此時所發(fā)生的離層主離煤壁3.05m處的頂煤,在支架的前后
8、柱之要集中于支架上方1～2m范圍內(nèi),隨離煤層頂板間,整個高度方向上,頂煤都受到破壞,但在H為距離減小頂煤離層現(xiàn)象不僅減少,而且程度也越來1.5m及3～4m范圍內(nèi),由于遠離支架和頂板作越小。用,頂煤破壞程度相對較小,(下轉(zhuǎn)第10頁)礦山壓力與頂板管理2002.№2·7·3.2.2頂板基點位移速度據(jù)頂板深基點冒落位置計算,頂煤上部的2.26m頂板基點在煤壁后方的變形速度平均為34內(nèi)的下位直接頂與上部頂煤基本同時冒落,其6～mm?m,在煤壁前方的
