坚硬顶板预裂对底板突水影响探究

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1、坚硬顶板预裂对底板突水影响探究摘要：针对演马庄矿突水原因复杂多变的现状，采用岩层运动和矿山压力理论，运用数值计算的方法，结合在演马庄矿25081和27111工作面的实际模拟，对比了不断顶、断顶条件下顶底板超前应力的模拟状态。研究结果表明，对坚硬顶板进行提前断顶处理，能够有效减少底板的破坏深度，从而减轻突水危险性。证明了断顶后大幅度降低了老顶初次来压期间的出水量，起到了较好的防止突水的效果。Abstract：InconnectionwiththecauseofwaterburstingofcomplexandchangefulsituationinYanm

2、azhuangcoalmine,thispaperusedthemovementofstrataandgroundpressuretheory,combinedatheactualsimulationof25081and27111workingfaces,andcomparedtheSimulationstateofadvancedcrustaistressintheconditionofkeepingandbrokentops.ResearchresuItsshowthat,thehardroofforearlybrokenrooftreatment,

3、caneffectivelyreducethebrokendepthofthefloor,therebyreducingtheriskofwaterinrush,brokentopthatgreatlyreducestheinitialpressureofthemainroofduringperiodsofwater,hasgoodpreventingwaterbursteffect.关键词：底板；数值计算；突水；煤矿安全Keywords：roofandfloor；numericalcalculation；waterinrush；coalminesafe

4、ty中图分类号：TD745文献标识码：A文章编号:1006-4311(2013)23-0118-030引言近年来，在演马庄矿上分层开采阶段呈现了坚硬顶板初次来压前后突水概率增加的现象，坚硬顶板断裂严重影响了底板突水情况。演马庄矿典型的煤层、岩层结构是：演马庄矿煤层平均厚度为6米，覆盖与煤层上的砂岩约15米厚，煤层下方的灰岩厚度为17-20米，是强含水层与突水的主要含水岩层。1水文地质概况演马庄矿主要含水层有第三、第四系冲积层含水层，二迭系砂岩含水层，富水性较强的L8、L2、02灰岩含水层是矿区的主要水源。富水性强的L8灰岩含水层是二1煤重要的补给水源。它

5、呈岩溶裂隙发育，8〜10米厚，与二1煤底板之间相距约18.56米。处于L8灰岩与02灰岩之间的L2灰岩含水层，平均厚约11米，它与02灰岩和二1煤层底板之间的距离分别为20米、70〜80米。L2灰岩同样是岩溶裂隙发育，断裂破碎带内一般有直径较大的溶洞和蜂窝状的溶孔；L2灰岩水位低于02灰岩，局部约为+70米，不会过度扰动工作面开采施工。02灰岩含水层厚400米，距二1煤层底板约100米，呈岩溶裂隙发育，富水性强，具高压水头。上、下部含水段分别为220米和70〜80米，上下水段之间是50〜60米厚的灰色角砾状泥灰岩，02灰岩在井田内水位变化不大，即使枯水期

6、的水位也不低于+81米，这使其成为二1煤最重要的含水层。2坚硬顶板断裂对底板破坏机理的研究坚硬顶板断裂规律与突水规律密切相关，下面借助FLAC软件模拟回采面推进至接近老顶初次来压步距时，断顶、不断顶条件下围岩的应力状态，同时对这两种应力状态与突水危险性之间的关系进行深入探究。2.1数值模拟模型设计与研究首先将平均厚度为6.58米、上分层开采厚3米的25081、27111两个作业面设定为研究对象，在作业面中间位置顺着走向取剖面，见图1是作业面走向剖面模型图。据以往回采面的统计，老顶初次来压步距平均为46米,因此取该值作为数值计算分析断顶效果的最大步距值。切

7、眼宽8米，上分层采高3米，下分层待采。图2为煤层顶底板周围的地层柱状图。2.1.1开采过程的模拟描述①不断顶时的模拟过程。根据开釆的近似推进速度计算平衡，计算频率10米/次，最终观察悬顶长度达到46米时平衡后的围岩应力状态。如图3。②断顶条件下的模拟过程。为了对断顶与不断顶情况下分析底板应力场的差别，采用类似的模拟过程，计算平衡的位置，每10米/次，并对开采46米时平衡后的围岩应力状态进行观测，如图4所示。2.1.2模型尺寸及网格划分模型尺寸:（600*360）米；网格数:300*180=54000个；网格单位：（2*2）米。2.1.3模拟计算结果分析①

8、不断顶条件下底板弹、塑性区分析。作业面由切眼处推进至46米时，不断顶的状态下作业