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1、第2期礦山測量No122010年4月MINESURVEYINGApr12010doi:10.3969/j.issn.1001-358X.2010.02.0103開采沉陷綜采放頂煤覆巖破壞規(guī)律與機理研究1212滕永海,楊建立,朱偉,張華民(11煤炭科學研究總院唐山研究院,河北唐山063012;2.潞安環(huán)能股份有限公司王莊煤礦,山西長治046031)摘要:根據(jù)現(xiàn)場實測資料,結合相似材料模擬試驗、數(shù)值計算,系統(tǒng)研究了潞安礦區(qū)綜采放頂煤條件下覆巖破壞規(guī)律和導水裂縫帶發(fā)育規(guī)律,揭示了覆巖破壞與巖層移動的機理。綜采放頂煤條件下導水裂縫帶異常發(fā)育,在同樣采厚的條件下導
2、水裂縫帶最大高度比分層綜采增大1.32倍,比普采增大2.23倍。綜采放頂煤條件下裂高采厚比為19.75,與普采、分層綜采初次采動條件下的裂高采厚比相近,基本符合初次采動導水裂縫帶的發(fā)育規(guī)律。關鍵詞:綜采放頂煤;導水裂縫帶;發(fā)育規(guī)律;機理中圖分類號:TD325文獻標識碼:B文章編號:1001-358X(2010)02-0032-03綜采放頂煤,一次采全高,開采強度大,勢必造泥巖、泥巖和第四系黃土層組成,其中第四系黃土層成覆巖破壞非常嚴重,導水裂縫帶異常發(fā)育。本文厚度132m左右,整個覆巖屬于中硬偏硬。根據(jù)潞安礦區(qū)現(xiàn)場試驗和覆巖破壞觀測資料,并結2覆巖破壞觀
3、測研究合相似材料模擬試驗、數(shù)值計算,研究綜采放頂煤條件下覆巖破壞規(guī)律及機理。2.1綜放開采導水裂縫帶最大高度在6206綜放工作面的地表共施工了3個“兩1地質采礦條件帶”高度觀測孔,鉆孔的位置分別布置在距切眼距離6206工作面位于王莊煤礦井田的西南部,該工為445m、584m、540m的地方,其中K1、K3孔布置#作面開采下二迭系山西組3煤層,煤層厚度6.2～在風巷、運巷附近,K2孔布置在工作面中間。618m,煤層傾角1～8°,工作面采長1780m,采寬觀測方法采用簡易水文、注水、物探等綜合手148～248m,開始回采的刀把工作面采寬為148m,段。其中導
4、水裂縫帶高度的判讀主要是根據(jù)鉆進過長度約700m,平均采深316m,平均推進速度為程中上下鉆動水位、沖洗液消耗量及相關層段的注7m/d。采煤方法采用綜采放頂煤一次采全厚,全陷水試驗結果確定的,冒落帶的高度是根據(jù)鉆速的變法管理頂板?；⒌翥@、卡鉆、吸風等情況確定的。有關三個觀測#3煤層上覆巖層主要由中細砂巖、粉砂巖、砂質孔的觀測成果見表1。表1王莊煤礦綜放開采導水裂縫帶觀測成果孔號有效采厚(m)距切眼(m)距風巷(m)距運巷(m)裂高(m)冒高(m)裂高采厚比冒高采厚比K15.9044522126114.67—19.44—K25.205847078102.
5、2719.3519.673.72K35.7054012820114.8735.7020.156.26從表1可看出,K1孔導水裂縫帶高度為高采厚比為19.75。114167m,裂高采厚比為19.44;K2孔導水裂縫帶高K2孔冒落帶高度為19.35m,冒高采厚比為度為102.27m,裂高采厚比為19.67;K3孔導水裂縫3172;K3孔冒落帶高度為35.70m,冒高采厚比為帶高度為114.87m,裂高采厚比為20.15。平均裂6126。由于工作面中間部位冒落巖層容易壓實,冒高偏小,而邊界由于煤壁的支撐作用冒落巖層不容3基金課題:國家“十一五”科技支撐計劃項目
6、(2006BAC09B01)資易壓實,其冒高偏大[1-2]。助32第2期滕永海等:綜采放頂煤覆巖破壞規(guī)律與機理研究2010年4月2.2綜放開采導水裂縫帶發(fā)育特點度平均為110.6m,采用分層綜采導水裂縫帶最大高根據(jù)實測資料,圖1繪出了6206綜放工作面導度平均為83.9m,采用普采導水裂縫帶最大高度平[3]水裂縫帶的發(fā)育形態(tài)及冒落帶的發(fā)育形態(tài)。不難看均為49.6m,綜采放頂煤導水裂縫帶最大高度比出,在綜采放頂煤條件下導水裂縫帶、冒落帶均呈現(xiàn)分層綜采增大1.32倍,比普采條件下增大2.23倍。出兩邊高中間低的“馬鞍型”形態(tài)。說明綜采放頂煤條件下導水裂縫帶發(fā)
7、育高度要大得多,分層開采是減小導水裂縫帶發(fā)育的一個有效途[4-7]徑。同時可以看出,綜采放頂煤條件下裂高采厚比平均為19.75,與潞安礦區(qū)普采、分層綜采初次采動條件下的裂高采厚比基本相同。說明在綜放工作面一次采全厚條件下的導水裂縫帶發(fā)育規(guī)律,與分層開采初次采動條件下導水裂縫帶發(fā)育的最大高度與[8]煤層采厚成正比的規(guī)律是相近的。2.3綜放開采導水裂縫帶最大高度計算根據(jù)潞安礦區(qū)王莊煤礦綜放開采3個裂高孔的圖1王莊煤礦6206工作面導水裂縫帶發(fā)育形態(tài)觀測結果,并參考五陽煤礦分層綜采的觀測結果,采用最小二乘法原理,求取綜放開采導水裂縫帶最大為了對比,圖2繪出了潞
8、安礦區(qū)不同開采方法高度預測的經驗公式為:導水裂縫帶高度和煤層采厚關系圖,圖3繪出
