新集二矿1煤层底板破坏深度模拟研究.pdf

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1、2012年8月矿业安全与环保第39卷第4期新集二矿1煤层底板破坏深度模拟研究范书凯，武强，崔海明，曾一凡，马自强，魏婷婷，雷红专(1．中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北．京100083；2．河北钢铁集团矿业有限公司石人沟铁矿，河北遵化064200)摘要：通过分析新集二矿1煤层水文：地质条件，在获取力学参数的基础上，采用数值模拟软件FLAC对1煤层底板的破坏深度进行了模拟，结果表明：1煤层底板最大破坏深度为19．17m；底板最大破坏深度出现在工作面推进30～40m位置，此处最容易发生突水事故。研究结果对于实现新集二矿1煤层的安全开采，为

2、后期工作面的防治水方案设计以及防治水措施制订提供了科学依据。关键词：煤层底板；破坏深度；力学参数；数值模拟；FLAC如中图分类号：TD32；TD745文献标志码：A文章编号：1008—4495(2012)04—0009—03矿井水害是煤矿建设和生产中的主要灾害之平均距离为17．83m，底板隔水层厚度相对较薄，太原一在煤矿灾害事故中占有较大的比重⋯。随着煤，组灰岩含水层至1煤层底板平均水压为5．14MPa。矿开采深度的增加，矿井水文地质条件越来越复杂，2煤层底板破坏深度数值模型煤层底板突水事故频发，严重影响着矿井的安全高效生产J。因此，研究煤层底板

3、的采动破坏规律，掌2．1工程地质概念模型的建立握煤层底板破坏深度及其特征具有十分重要的工程地质概念模型是分析研究新集二矿1煤层意义。首采工作面回采过程对底板稳定性的影响及这种影通常采用现场测试和经验公式计算两种方：法来响引起的底板破坏深度的基础，同时也是建模的依获得底板破坏带深度J。现场实测的手段主要有：据。因此，模型不仅要反映研究区内岩层的力学特钻孔放注水测量、钻孔声波测量、钻孔超声成像以及征、结构构造特征，而且还要反映和概化出研究区内钻孔无线电波透视等J，这些方法缺乏直观性，并岩层的受力和变形边界。在采区所确定的研究范围且将耗费巨大的人力、物

4、力和财力。经验公式汁算内建立了工程地质物理概念模型，见图1。主要是通过邻近矿区或相似条件下的经验统计数据岩体自重应力进行计算，存在考虑因素比较单一的不足之处。因此，笔者以新集二矿1煤层开采为工程背景，采用三维快速拉格朗日分析方法(FLAC如)来模拟采动对煤层底板的破坏情况，探索煤层底板破坏影响深度的基本规律。1矿井水文地质条件新集二矿年产原煤约300万t，位于安徽省淮南市毛集实验区境内，隶属于国投新集能源股份有限公司。新集二矿1煤层组地质储量约11211．3：万t，图1工程地质物理概念模型示意图占矿井总储量的26％。该煤层厚度变化小，煤层倾角8。

5、～12。，属全区主要可采稳定煤层。1煤层与底板2．2数值模型的建立及参数的选取太原组灰岩含水层间距最小11．99m、最大22．12m，根据新集二矿1煤层首采工作面以及首采区围岩的工程地质条件和岩石力学试验结果，考虑到不同围岩结构的工程力学特性，本次数值模拟采用莫收稿日期：2011—12-16作者简介：范书凯(1983一)，男，河南长葛人，博士研究尔一库仑模型。生，主要研究方向为矿井水文地质。E—mail：~nshukai@126．根据1煤层首采工作面的地质条件，将计算模型范围内岩性、力学性质和分布厚度相近或相同的岩层．9．