斜沟煤矿综放开采覆岩三带发育高度研究

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1、斜沟煤矿综放幵采覆岩“三带”发育高度研宄毕建乙山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿摘要：采场覆岩“三带”的准确划分，是防止顶板突水、确定高位钻孔终孔位置及高抽巷布置层位的前提。根据斜沟煤矿的地质条件，采用理论分析、数值模拟方法和现场验证手段，对综放幵采过程中采场裂隙带的发育高度及运移规律进行研宄分析，得出覆岩“三带”的分布范围：冒落带高度是48.3150.67m，裂隙带高度是50.67l08.56m。并对比分析经验公式的计算结果、现场窥视仪观测结果及RFPA数值模拟结果，结果证明：经验公式的计算结果比较准确，符合实际情况。关键词：综放开采;

2、现场实测;高位钻孔;“三带”高度;数值模拟;作者简介：李国辉（1976-）,男，工程师，毕业于丙安理工大学机械电子工程专业，主要从事矿山压力与顶板管理工作。收稿曰期:2017-06-11Received：2017-06-110引言煤层开采过后将引起上覆岩层的变形、冒落和下沉现象，采场上方会产生冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。“三带”高度的准确判定是“三下”安全采煤设计、覆若离层充填技术及上邻近层瓦斯抽放研宄的基础［1-2］。对于综放开采上覆岩层裂隙演化规律，W内外学者通过数值模拟、理论研究、现场实测及相似模拟试验等方法进行大量的研宄。高建

3、良、陈帅在王庄煤矿实验研究得到“三带”高度，同时验证CDEM数值模拟软件适用于上覆岩层演化规律。张军、王建鹏Ill通过相似材料模拟实验方法，研宂得出西山煤电杜儿坪矿68303工作面覆岩“三带”高度，并采用钻孔参数分析法和仰斜钻孔分段注水法现场实测冒落带、裂隙带高度，结果证明基于采动覆岩裂隙分布特性的相似模拟实验研宄结果合理可靠。丁鑫品［5］和许延春［6］通过在多个煤矿综放面统计“三带”高度的现场实测数据，并进行研宄分析、归纳当顶板为中硬或软弱覆岩吋，综放开采“三带”高度计算的经验公式。通过理论研宄、数值模拟分析和现场实测相结合，对斜沟

4、煤矿13煤层23112综放工作面覆岩“三带”发育高度进行研究m，最终得出“三带”高度，为高位钻孔、高抽巷等参数设计提供一定的科学依据，并对比分析了归纳总结的经验公式与《建筑物、水体、铁路及主耍井巷煤柱留设与压煤采煤规程》（以下简称《“三下”釆煤规程》收录的“三带”高度的计算公式的适应性。1矿井概况斜沟煤矿位于山西省吕梁市兴县，该区位于河东煤田北部的屮南部。主采煤层为8、13煤，13煤层位于太原组下部，上距8煤层52.42m,下距S1砂岩23.76m。煤层倾角为8°，厚度为13.88m，是全区可采煤层，含夹矸（T6层，夹矸厚度为0.0（

5、T0.90m。其顶板岩性为中粒砂岩和粉砂岩，底板为炭质泥岩和粗粒砂岩。斜沟煤矿岩层柱状如图1所示。名称层厚Xn累厚/fn中粒砂岩粉砂岩13#煤层柱状12#煤层0.683.250*000.40炭质泥岩14#煤层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，浅岩纹岩灰黑色泥岩，黑有好层夹层定煤矸结构图1岩层柱状下载原图23112工作面位于21釆区辅运上山南侧，两侧、南侧、东侧均为实煤区，上部为8煤层18112掘进工作面和181

6、10冋采工作面;工作面长度为253m，推进长度为2828m;采煤方法为单一走内长壁采煤法，采煤工艺为低位综采放顶煤，采高为3.8m，放煤高度为9.77m，顶板采用全部垮落法管理采空区顶板。2理论计算从斜沟煤矿岩层柱状可知，斜沟煤矿13煤层厚为13.88m，顶板是中粒砂岩和粉砂岩，为中硬岩层。很长一段时间以来，覆岩“三带”高度的计算采用《“三下”采煤规程》的经验公式。但当覆岩为屮硬岩层时，计算覆岩“三带”高度，在《“三下”采煤规程》没有记录采用综放开采方法的计算公式，一般根据厚煤层分层开采方法的经验公式来计算。具体如下：冒落带高度计算公

7、式为：H-100ZMm4.7XM+19±2.2式中EM为累计采厚，m。异水裂隙带高度计算公式为:100ZM=1.6XM+3.6±5.6将斜沟煤矿数据分别带入公式(1)、(2)计算得到：13煤层23112工作面冒落带高度为14.28〜18.68m，导水裂隙带高度为48.18〜59.38m。由于斜沟煤矿23112工作面是综放面，“三带”的发育高度比分层开采时显著增大，这时就不适合采用分层开采的计算公式。可用以下经验公式来计算综放工作面中硬岩层条件下覆岩“三带”的高度：冒落带高度计算公式为:100M0.49M+19.12±4.71导水裂隙带

8、高度计算公式为:100M0.26M+6.88±11.49将斜沟煤矿数据分别带入公式（3）、（4）计算得到：13煤层23112工作面冒落带髙度为48.808.26m,导水裂隙带髙度为120.84〜143.82mo弯曲下沉带