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1、焦作工學(xué)院學(xué)報(bào),第18卷,第4期,1999年7月JournalofJiaozuoInstituteofTechnology,Vol.18,No.4,Jul.1999*兗州礦區(qū)放頂煤開采覆巖破壞規(guī)律探測(cè)研究尹增德李偉王宗勝(山東礦業(yè)學(xué)院泰安271019)(鮑店煤礦)摘要在利用井下仰孔探測(cè)技術(shù)探測(cè)了三個(gè)礦井放頂煤開采覆巖破壞高度的基礎(chǔ)上,總結(jié)分析了導(dǎo)水裂隙帶的形態(tài)特征及其最大高度發(fā)育過(guò)程,所得結(jié)論對(duì)于進(jìn)一步研究放頂煤開采覆巖破壞規(guī)律及安全生產(chǎn)具有重要的參考與實(shí)用價(jià)值.關(guān)鍵詞放頂煤覆巖破壞探測(cè)中圖法分類號(hào)TD3250引言放頂煤開采技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種高
2、產(chǎn)高效采煤技術(shù),隨著這一采煤技術(shù)的發(fā)展,原來(lái)生產(chǎn)技術(shù)條件下形成的關(guān)于覆巖破壞規(guī)律的理論已不再完全適應(yīng)指導(dǎo)生產(chǎn)的要求,特別是對(duì)于冒落、裂隙兩帶高度及其形成和發(fā)展規(guī)律的研究報(bào)導(dǎo)甚少,因此,對(duì)于合理確定放頂煤開采條件下的防水(砂)煤柱以及地表沉陷控制就失去了基理論基礎(chǔ).為此,在對(duì)兗州礦區(qū)三個(gè)礦井放頂煤開采條件下覆巖破壞進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)的基礎(chǔ)上,對(duì)其規(guī)律進(jìn)行了分析研究.1覆巖破壞探測(cè)方法覆巖破壞探測(cè)的傳統(tǒng)方法主要有水文地質(zhì)法、物探法,其中地面鉆孔沖洗液消耗量觀測(cè)法一直是公認(rèn)的、直觀的、有效的和可靠的方法,但這種方法不僅耗資大,而且往往會(huì)因巖層的移動(dòng)而失去效用,并且
3、此方法也不能實(shí)現(xiàn)對(duì)覆巖破壞動(dòng)態(tài)規(guī)律的探測(cè).山東礦業(yè)學(xué)院研制完成的雙管雙端封堵測(cè)漏技術(shù),其原理(圖1)是:在井下施工仰斜鉆孔,并在鉆孔中分段封堵注水測(cè)漏,利用漏水量的大小對(duì)應(yīng)著巖層裂隙發(fā)育狀況的關(guān)系,探測(cè)覆巖破壞,研究覆巖破壞規(guī)律,此方法的優(yōu)點(diǎn)是:不但投資省,不占農(nóng)田而且同一孔同一高度采用相同的觀測(cè)參數(shù),從而保證了觀測(cè)數(shù)據(jù)的可比性,同一鉆孔可多次觀測(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)覆巖運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)的連續(xù)監(jiān)測(cè).圖1井下仰孔探測(cè)原理圖Fig.1TheprincipleoftheoverOheadholesurveyunderground2覆巖結(jié)構(gòu)兗州礦區(qū)3煤層覆巖巖性柱狀見圖2.從覆巖
4、結(jié)構(gòu)分析看,自下而上基本上由粉砂巖、細(xì)砂巖、石英中砂巖等巖層組成,其中越向上部,巖層中泥質(zhì)類巖石所占成分越高.因此其覆巖結(jié)構(gòu)應(yīng)屬于上軟下硬型的中硬巖范圍,此類覆巖結(jié)構(gòu)有利于抑制裂高發(fā)育.收稿日期:1999O02O05第一作者:尹增德,男,1963年生,講師.*國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目,編號(hào):59634030.236焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)1999年第18卷3探測(cè)成果3.1興隆莊煤礦3.1.1生產(chǎn)技術(shù)條件1301工作面采用走向長(zhǎng)壁全部垮落法放頂煤開采,平均煤厚為8.13m,采高6.36m,傾角6~13b,工作面四周皆為實(shí)體煤.3.1.2探測(cè)成果對(duì)于興隆莊煤礦3煤層
5、綜放開采的導(dǎo)水裂隙帶探測(cè),分別由山東礦院采用/井下仰孔注水測(cè)漏0技術(shù)和煤科院北京開采所采用/地面鉆孔沖洗液消耗量0等方法進(jìn)行.相應(yīng)開采工作面為1301與5306工作面.在1301工作面注水巷中施工1個(gè)觀測(cè)鉆窩,布置3個(gè)觀測(cè)鉆孔,控制工作面停采線下邊界處導(dǎo)水裂隙發(fā)育狀況.3個(gè)觀測(cè)鉆孔的結(jié)構(gòu)及觀測(cè)情況見表1.其中對(duì)3個(gè)鉆孔都分別進(jìn)行了采前觀測(cè)作為采后觀測(cè)的對(duì)比.表11301工作面觀測(cè)鉆孔及觀測(cè)情況Tab.1Theobservationdrillinghole&itssituationatworkingface1301孔號(hào)孔深/m距停采時(shí)間/d裂隙帶上界對(duì)應(yīng)
6、工作面位置/m1號(hào)12068下邊界內(nèi)側(cè)152號(hào)12089下邊界內(nèi)側(cè)223號(hào)12473下邊界內(nèi)側(cè)5圖2巖性柱狀圖Fig.2Adiagramofthe在3個(gè)采前孔觀測(cè)基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)觀測(cè)采后注水漏失量獲得停采線下lithologiccolum邊界處導(dǎo)水裂隙高度為:1號(hào)鉆孔72.9m,2號(hào)鉆孔68.5m,3號(hào)鉆孔55.9m.導(dǎo)水裂隙帶最大高度72.9m,裂采比為11.46.利用3個(gè)鉆孔距下邊界的相對(duì)關(guān)系及其導(dǎo)水裂隙發(fā)育高度得到停采線下邊界沿傾斜方向的導(dǎo)水裂隙帶形態(tài)是/馬鞍形0(如圖3所示)導(dǎo)水裂隙帶最大高度點(diǎn)距煤壁內(nèi)側(cè)15m.導(dǎo)水裂隙帶在采空區(qū)邊界上的發(fā)育趨勢(shì)為向
7、采空區(qū)內(nèi)側(cè)擴(kuò)展.煤科總院北京開采所利用地面鉆孔沖洗液消耗量法對(duì)5306綜放工作面進(jìn)行的觀測(cè),在采厚為6.9m的條件下獲得導(dǎo)水裂隙帶實(shí)測(cè)結(jié)果如表2.從表2中數(shù)據(jù)分析,導(dǎo)水裂隙帶最大高度為74.4m,形態(tài)呈明顯兩邊高中間低的/馬鞍形0,高差達(dá)43.1~44.4m.即中部是上邊界的41%,是下邊界的40%.以上結(jié)果與井下仰孔探測(cè)成果吻合的圖3導(dǎo)水裂隙帶形態(tài)非常好,證明了兩種方法所得成果的可靠性.Fig.3Themorphologicofthewaterconductedzone表25306綜放工作面導(dǎo)水裂隙帶實(shí)測(cè)結(jié)果Tab.2Thefieldsurveyed
8、datainthewaterconductedzoneatthefullyOmechaniza
