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1、第2期矿山测量No122010年4月MINESURVEYINGApr12010doi:10.3969/j.issn.1001-358X.2010.02.0103开采沉陷综采放顶煤覆岩破坏规律与机理研究1212滕永海,杨建立,朱伟,张华民(11煤炭科学研究总院唐山研究院,河北唐山063012;2.潞安环能股份有限公司王庄煤矿,山西长治046031)摘要:根据现场实测资料,结合相似材料模拟试验、数值计算,系统研究了潞安矿区综采放顶煤条件下覆岩破坏规律和导水裂缝带发育规律,揭示了覆岩破坏与岩层移动的机理。综采放顶煤条件下导水裂缝带异常发育,在同样采厚的条件下导
2、水裂缝带最大高度比分层综采增大1.32倍,比普采增大2.23倍。综采放顶煤条件下裂高采厚比为19.75,与普采、分层综采初次采动条件下的裂高采厚比相近,基本符合初次采动导水裂缝带的发育规律。关键词:综采放顶煤;导水裂缝带;发育规律;机理中图分类号:TD325文献标识码:B文章编号:1001-358X(2010)02-0032-03综采放顶煤,一次采全高,开采强度大,势必造泥岩、泥岩和第四系黄土层组成,其中第四系黄土层成覆岩破坏非常严重,导水裂缝带异常发育。本文厚度132m左右,整个覆岩属于中硬偏硬。根据潞安矿区现场试验和覆岩破坏观测资料,并结2覆岩破坏观
3、测研究合相似材料模拟试验、数值计算,研究综采放顶煤条件下覆岩破坏规律及机理。2.1综放开采导水裂缝带最大高度在6206综放工作面的地表共施工了3个“两1地质采矿条件带”高度观测孔,钻孔的位置分别布置在距切眼距离6206工作面位于王庄煤矿井田的西南部,该工为445m、584m、540m的地方,其中K1、K3孔布置#作面开采下二迭系山西组3煤层,煤层厚度6.2～在风巷、运巷附近,K2孔布置在工作面中间。618m,煤层倾角1～8°,工作面采长1780m,采宽观测方法采用简易水文、注水、物探等综合手148～248m,开始回采的刀把工作面采宽为148m,段。其中导
4、水裂缝带高度的判读主要是根据钻进过长度约700m,平均采深316m,平均推进速度为程中上下钻动水位、冲洗液消耗量及相关层段的注7m/d。采煤方法采用综采放顶煤一次采全厚,全陷水试验结果确定的,冒落带的高度是根据钻速的变法管理顶板。化、掉钻、卡钻、吸风等情况确定的。有关三个观测#3煤层上覆岩层主要由中细砂岩、粉砂岩、砂质孔的观测成果见表1。表1王庄煤矿综放开采导水裂缝带观测成果孔号有效采厚(m)距切眼(m)距风巷(m)距运巷(m)裂高(m)冒高(m)裂高采厚比冒高采厚比K15.9044522126114.67—19.44—K25.205847078102.
5、2719.3519.673.72K35.7054012820114.8735.7020.156.26从表1可看出,K1孔导水裂缝带高度为高采厚比为19.75。114167m,裂高采厚比为19.44;K2孔导水裂缝带高K2孔冒落带高度为19.35m,冒高采厚比为度为102.27m,裂高采厚比为19.67;K3孔导水裂缝3172;K3孔冒落带高度为35.70m,冒高采厚比为带高度为114.87m,裂高采厚比为20.15。平均裂6126。由于工作面中间部位冒落岩层容易压实,冒高偏小,而边界由于煤壁的支撑作用冒落岩层不容3基金课题:国家“十一五”科技支撑计划项目
6、(2006BAC09B01)资易压实,其冒高偏大[1-2]。助32第2期滕永海等:综采放顶煤覆岩破坏规律与机理研究2010年4月2.2综放开采导水裂缝带发育特点度平均为110.6m,采用分层综采导水裂缝带最大高根据实测资料,图1绘出了6206综放工作面导度平均为83.9m,采用普采导水裂缝带最大高度平[3]水裂缝带的发育形态及冒落带的发育形态。不难看均为49.6m,综采放顶煤导水裂缝带最大高度比出,在综采放顶煤条件下导水裂缝带、冒落带均呈现分层综采增大1.32倍,比普采条件下增大2.23倍。出两边高中间低的“马鞍型”形态。说明综采放顶煤条件下导水裂缝带发
7、育高度要大得多,分层开采是减小导水裂缝带发育的一个有效途[4-7]径。同时可以看出,综采放顶煤条件下裂高采厚比平均为19.75,与潞安矿区普采、分层综采初次采动条件下的裂高采厚比基本相同。说明在综放工作面一次采全厚条件下的导水裂缝带发育规律,与分层开采初次采动条件下导水裂缝带发育的最大高度与[8]煤层采厚成正比的规律是相近的。2.3综放开采导水裂缝带最大高度计算根据潞安矿区王庄煤矿综放开采3个裂高孔的图1王庄煤矿6206工作面导水裂缝带发育形态观测结果,并参考五阳煤矿分层综采的观测结果,采用最小二乘法原理,求取综放开采导水裂缝带最大为了对比,图2绘出了潞
8、安矿区不同开采方法高度预测的经验公式为:导水裂缝带高度和煤层采厚关系图,图3绘出
