论述煤矿开采导水裂缝发育高度的影响因素

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1、论述煤矿开采导水裂缝发育高度的影响1素摘要：在开采煤矿过程中易出现导水裂缝，导水裂缝会将煤层上方的水以引入煤矿中，对煤矿开采安全造成威胁。本文对煤矿开采的导水裂缝进行计算，分析影响煤矿开采导水裂缝发育高度的因素，为研究煤矿开采导水裂缝提供了参考依据。关键词：煤矿开采；导水裂缝；发育高度；影响因素1研究煤矿开采导水裂缝高度1.1预测导水裂缝的公式室内计算主要以经验公式预测导水裂缝的发育高度，公式依据为国家煤炭工业局制定的《建筑物、水体、铁路及主井巷煤柱留设与压煤开采规程》根据煤层的倾斜度、覆岩岩性、分层层数等影响因素计算导水裂缝高度，计

2、算公式见表。1.2模拟测试导水裂缝发育过程对煤矿开采导水裂缝的发育高度进行模拟试验，采用类似的理论指导实验，找出与导水裂缝发育高度相似的规律。在对导水裂缝发育高度进行物理模型测试的过程中，需要借助煤矿区内的煤层特征以及岩层相关的力学数据，依据相似理论，模拟开采煤矿过程中岩层破坏顺序、力度，研究规律，找到计算导水裂缝发育高度的公式。在模拟实验中，有些相似条件无法满足，所以模拟实验成功的关键是找到可以取代相似数据的参照常数。进行模拟测试导水裂缝高度与现场实验相比，节省实验成本，可多次重复试验，提高准确性。1.3导水裂缝发育高度数值模拟计算

3、导水裂缝发育高度的数值模拟计算是利用电子计算机，通过软件进行数值计算，加上显示的图像分析开采煤矿过程中覆岩层的变化过程，从而了解导水裂缝发育高度的有关信息。目前，在进行数值模拟的众多软件中，经常使用FLAC，ANSYS和国内唐春安教授开发的RFPA软件，这些软件在相同的条件下都可以对导水裂缝的发育高度进行研究。对导水裂缝的发育高度进行模拟数据计算具有易重复、直观、实验数据可全程跟踪记录等优点，实验的关键取决于实验模型合理、正确的建立。1.4导水裂缝发育规律现场测试现场实测是确定导水裂缝发育规律的主要途径。为了验证现场实测的结果，可以结

4、合物理模拟或者数值模拟的结果相互比较，减少误差。现场实测法主要有地而钻孔冲洗液法和井下仰孔注水试验法等。1.4.1地面钻孔冲洗液法该方法是根据钻孔冲洗液消耗量及孔内水位变化来确定导水裂缝高度。在由采空区地而向下钻进过程中，冲洗液有明显消耗、孔内水位异常变化，但在钻进过程中又趋于正常，可视为局部裂缝；当冲洗液消耗量明显增大，孔内水位急剧下降，并在钻进过程中保持增大趋势直至终孔，即可视为进入导水裂缝带，而冲洗液消耗量明显增大点即可判定为导水裂缝带高点。1.4.2仰孔注水试验法采用钻孔双端封堵测漏装置探测导水裂缝高度的一种探测方法。主要是在

5、井下采区附近巷道或惘室内向采煤工作而采空区上方打小口仰孔探测，或者在观测煤层上方已掘进的专用巷道内布置的下垂孔中进行探测，根据注水侧漏清况判定导水裂缝带发展高度。除以上导水裂缝高度研究方法外，物探、电法等手段实际生产中也被应用过，主要包括高密度电阻率法、超声成像法及声波CT层析成像法，但该方法取得的研究成果相比现场实测、模拟实验、数值模拟等有待进一步提高其可靠性。2影响煤矿开采导水裂缝发育高度的因素煤矿开采导水裂缝威胁煤矿生产安全，将煤层上方的水引入采矿基地中，破坏地下水结构，影响居民日常用水，甚至引发社会动荡。因此，要加强对煤矿开采

6、导水裂缝的调查研究，分析影响导水裂缝发育高度的因素，合理控制导水裂缝的高度，为提高煤矿开采工作安全、保护矿区附近居民用水安全做出了巨大贡献。导水裂缝发育高度的影响因素有很多，包括开采的厚度、煤层构成、采煤技术、重复开采力度等。2.1煤层开采厚度最初理论认为其他条件相同情况下，根据采后地表最大拉伸变形，导水裂缝高度与煤层开采厚度成正比。根据地表(水流或水池底部)的最大拉伸值，在计算水体下安全开采的过程中取得了这种关系。然而，HT值的计算原理并不令人信服。前苏联矿业学家结合实际生产资料证明，随着煤层开采厚度m的增加，IIT/m的比值减小，

7、并将其解释为覆岩的弯曲岩层中法线方向的导水裂缝开裂大小主要取决于每个岩层的曲率。所以，在煤矿开采过程中研究分析导水裂缝的发育高度时，要注重保护矿区的水资源，提防水灾害发生影响煤矿开采安全。在开采时要注意矿区岩石的特征、煤层厚度以及顶板管理工艺等，对煤矿重复开采力度进行分析，把握重复开采时间，合理控制煤矿开采导水裂缝高度，提高煤矿开采率的同时保护自然资源。参考文献[1]张小敏.浅析导水裂隙带高度确定方法[J].科技信息，2011(36).[2]李伟，张文泉.近距离煤层开采覆岩导水断裂带高度研究[J].矿业安全与环保，2012(6).