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1、文章编号:1003-5923(2002)02-0006-02综放开采顶煤体离层与破坏规律研究1,21贾光胜,毛德兵(1.天地科技股份有限公司开采所事业部,北京100013;2.中国矿业大学北京校区,北京100083)摘要:本文分析了节理裂隙对综放开采顶煤破坏破碎的影响,通过现场观测,研究了综放工作面支架上方顶煤体的离层及破坏情况,得到综放开采顶煤体在离煤壁不同的距离、不同高度上离层及破坏分布规律。关键词:综放开采;离层;破坏规律中图分类号:TD823.9文献标识码:A综放开采顶煤体在放出前发生离层和强度
2、破坏是进行综放开采的必要条件,而综放面顶煤体在支架上方离层和裂隙发育程度决定着顶煤放出时的流畅性和顶煤的回采率。因此,研究综放开采支架上方顶煤体离层及破坏规律和影响因素,对研究综放开采顶煤冒放性和提高顶煤回采率十分必要。1节理裂隙对顶煤体破坏破碎的影响综放面顶煤是在支承压力作用下,使原有节理图1单个裂隙对材料强度影响裂隙扩展并发生新的裂隙,而使煤层发生强度破坏,直至最后破碎的。节理裂隙对顶煤体的破坏破碎影响主要表现在两个方面:一是节理裂隙面的存在降低了顶煤体的强度;二是裂隙影响着顶煤体的完整性。节理裂隙
3、对顶煤体强度的影响与节理裂隙的走向、倾角(即裂隙面相对于作用载荷方向的倾角)、密度、裂缝充填程度和充填材料等有关,就单个裂隙来讲其影响如图1所示。节理裂隙密度的影图2裂隙密度对材料强度影响响如图2所示。1-与加压方向垂直的切面;2-同加压方向2综放面支架上方顶煤体离层和破坏情况观测仪的探头伸入钻孔内,钻孔周围煤体的裂隙分布和2.1观测工作面条件张开情况通过探头的摄像镜头显示于窥视仪的显兖州兴隆庄矿2304工作面长136m,走向长示器上,按顺序上下移动和转动探头,就可以观测1023m,煤厚平均8.7m;煤
4、层倾角2～10°,平均为到不同位置顶煤的破坏情况。钻孔布置如图3所7.5°;煤层老顶为20.2m的中砂岩,直接顶为示,对观测结果的记录方法为:(1)照相;(2)特征6.6m的粉砂岩。煤的硬度系数f=2.0～2.3.人工描述。2.2观测方法2.3观测结果在工作面中部布置测点,把DG80-1型窥视根据对2304面的顶煤裂隙发育情况的现场素基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(59734090)收稿日期:2001-05-10作者简介:贾光胜(1962-),男,江苏省沛县人,天地科技股份有限公司开采所事业部高
5、级工程师,1984年毕业于中国矿业大学采矿工程系,在职博士生,主要从事放顶煤开采回采工艺和矿山压力方面的研究工作。·6·2002.№2矿山压力与顶板管理顶煤破坏指数用以反映顶煤一定高度hi处顶煤的破坏情况。取顶煤破坏指数计算区间为[hi-0.3,hi+0.3]m,主要参数为顶煤体的裂隙数(包括水平、倾斜和垂直裂隙),顶煤破坏指数的计算公式为:exp.F=Nh×0.3+Ni×0.3+C式中exp.F——顶煤破坏指数;Nh——近水平裂隙个数;Ni——倾斜裂隙个数;C——常数,当区间内存在近水平及倾斜裂图3观
6、测钻孔布置图隙时,这里取C=0.8,否则C=0。根据以上的计算公式,可以得到离层指数与顶描与拍摄的照片,得到不同高度顶煤体裂隙个数、煤高度关系曲线,即exp.P—H曲线及exp.F—H宽度及方向。(顶煤破坏指数与顶煤高度关系)曲线,见图4、图3顶煤体离层及破坏规律5。图5中,离煤壁0.5m处的顶煤在整个高度方为研究顶煤体离煤壁不同距离、不同高度的破向上,离煤层顶板距离愈大,其破坏程度愈大,顶煤坏与离层情况,引入顶煤离层指数和破坏指数两个概念。其中顶煤的离层指数反映顶煤某一高度hi处顶煤的离层情况,考虑到
7、测量距离时的误差及离层的区域性,以区间(hi-0.1,hi+0.1)m范围内顶煤近水平裂隙及其裂隙宽度来计算该指数值,其公式为:exp.P=2Nk×Bk式中exp.P——hi处顶煤的离层指数;Nk——顶煤在区间内不同位置近水平裂隙个数;Bk——顶煤在区间内不同位置近水平裂隙图4顶煤破坏指数与顶煤高度关系的宽度。图5顶煤离层指数与顶煤高度关系曲线(a)钻孔距煤壁0.5m;(b)钻孔距煤壁3.05m;(c)钻孔距煤壁3.85m上部几乎没有受到破坏;顶煤此时所发生的离层主离煤壁3.05m处的顶煤,在支架的前后
8、柱之要集中于支架上方1～2m范围内,随离煤层顶板间,整个高度方向上,顶煤都受到破坏,但在H为距离减小顶煤离层现象不仅减少,而且程度也越来1.5m及3～4m范围内,由于远离支架和顶板作越小。用,顶煤破坏程度相对较小,(下转第10页)矿山压力与顶板管理2002.№2·7·3.2.2顶板基点位移速度据顶板深基点冒落位置计算,顶煤上部的2.26m顶板基点在煤壁后方的变形速度平均为34内的下位直接顶与上部顶煤基本同时冒落,其6～mmöm,在煤壁前方的
