分层开采覆岩导水断裂带高度的确定.pdf

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1、2011年12月矿业安全与环保第38卷第6期分层开采覆岩导水断裂带高度的确定马保明，张宏，钱自卫(1．山西潞安集团黑龙煤业有限公司，山西临汾401201；2．中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116)摘要：根据某矿开采技术条件和岩石力学性能等参数，建立力学模型，运用数值模拟软件进行分层开采过程模拟，确定了覆岩导水断裂带高度；用经验公式对覆岩导水断裂带高度进行了计算；采用电视成像探测技术对覆岩导水断裂带高度进行了测定。结果表明，利用数值模拟所得到的覆岩导水断裂带高度与现场测定结果较为接近，而由经验公式

2、得到的结果偏于保守。关键词：分层开采；导水断裂带；数值模拟；电视成像探测技术中图分类号：TD745文献标志码：C文章编号：1008—4495(2011)06—0054—03导水断裂带的最大高度(简称导高)是设计防水煤层的顶、底板处的网格划分应适当加密，而待开采煤(岩)柱尺寸的主要技术参数⋯。目前，确定导水煤层部分则相应变稀，有限差分网格如图1所示。断裂带高度的方法主要有2类J：一类是采用理论模型共划分为4830个单元，共9940个节点，其中计算和经验公式，另一类是采用实际探测法。在此，开挖部分采用零空单元模拟。

3、计算所用的有关岩体根据某矿开采条件，采用数值模拟方法、规程推荐经的物理力学参数见表1。验公式法及现场电视成像技术实测法，综合确定垮落带和导水断裂带高度。1开采技术条件山东某煤矿四采区采用分层开采方法开采3、3下煤层。3煤层位于本溪组中下部，下距3下煤层0．60—11．45m，平均3．82m；直接顶板多为泥岩、炭图1数值模拟模型图质泥岩及砂泥岩互层；底板多为泥岩、炭质泥岩；可表1煤层及顶、底板岩层的物理力学参数采煤层厚度3．00～5．80m，平均4．46m。3下煤层位(岩层由上至下)于山西组下部，下距太原组主要标

4、志层三灰32．30～42．86m，平均38．11m；顶板多为泥岩、炭质泥岩，底板主要为泥岩；可采煤层厚度1．50—4．80m，平均3．75m。3煤为稳定型简单结构可采厚煤层，顶板砂岩含水层主要接受第四系下含水层段的补给，采用垮落法控制顶板。2覆岩导水断裂带高度的数值模拟2．2模拟结果分析2．1数值计算模型通过采用计算机模拟，对3煤分层开采后塑性采用FLAC。。软件，利用Mohr—Coulomb准则进区发展、顶板变形以及应力分布情况有了基本的认行分析。根据采矿理论及模拟实际，模拟范围取开识。图2_5分别给出了各分

5、层开采后上覆岩层塑挖空间跨度的10—12倍。模拟条件：采场埋深为性区变化范围。从图2—5可以看出：煤层采出以170m左右，模型尺寸为700m×1m~320m。开采后，上覆岩层发生的塑性变形区域的形状基本上呈马鞍状，即在采空区的中部覆岩充分垮落，其塑性区收稿日期：2011—04—30；2011—09—02修订作者简介：马保明(1967一)，男，山西晋中人，生产矿长，发育较小，而两端由于受到周围岩体的限制其裂隙从事煤矿生产管理工作。发育带高度较大。·54·