薄煤层巨厚硬顶板断裂规律的模拟实验研究

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1、·10o·III适材2014年第1期20l4年2月SichuanBuildingMaterials第40卷总第177期DOI：10．3969／j．issn．1672—4o11．2014．01．046薄煤层巨厚硬顶板断裂规律的模拟实验研究王海滨，卢昌龙(安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南232001)摘要：本文针对淮北矿区朱庄煤矿11646综采工作面制提供有力的理论依据。可能面临的顶板大面积断裂和垮落特征，通过相似模拟实1工程地质条件验，对顶板的变形和垮落特性做了具体研究，得出初次来压步距84m和平均周期来压步距31m的规律，且回采期本采区断层构造主要发育有三条，即采区南部至东南

2、煤层顶板运动可划分为六个区。从而为某煤矿II646综采工部的FI401，采区北部的Fl大断层、FⅡ40l。三个断层均作面坚硬顶板的处理提供理论依据。位于采区边界，对采区的生产影响并不大。其中东部以63关键词：薄煤层；顶板断裂；垮落特性；模拟实验—3与63—2钻孔连线和FI401分别与Ⅱ6l，Ⅱ62采区为中圈分类号：TD327．2文献标志码：A界，南部FI401分别与1162，11I64采区相邻，由于古河床文章编号：1672—4011(20l4)01—0l0o一03的冲刷所致，采区西部不可采，放本采区以1岩墙作西部的边界。该采区山西组含有6、7两煤层。由于7层不够稳TheSeam

3、TllickandHardRoofFracture定，不能采。且通过在采区内进行钻孔勘探得到煤层结构RegularSimulationExperimentsStudy如下：煤层的厚度约为0．8一1．9m。属于薄煤层。并且由WANGHaibin，LUChanglong于断层和褶皱的原因，煤层的倾角变化幅度较大，约4。～(AnhuiUniversityofScienceandTechnology，SchoolofCivilEn—12。，浅部的倾角比较小。其直接顶灰一灰黑色薄层状的中gineedngandArchitecture，Huainan232001，China)细粒砂岩厚度大

4、约10m，结构坚硬致密，属于巨厚硬顶板。往上为8．0m后的灰色中粒砂岩，再往上为厚约12—18mAbstract：ThepaperaccordingtOthecharacteristicof的灰黑色砂质泥岩，直接底板为厚1．6m的砂质泥岩。往HumbeiZhuZuangMineII646mechanizedminingmayfacea下为厚约6．0～10m的中细粒砂岩。往下为厚约18m的灰largeareaoftheroofcaving，throughsimilarsimulationexperi-白色中粒砂岩，再往下为厚30m的黑色泥岩。ments．andaspecifics

5、tudyoftheroofcavingdeformation’s2相似材料模拟实验研究characteristics，drawnfromthe84firstweightingmandtheav—eragecycleweightingstep31metersofthelaw，andthemining2．1模型的设计与制作ofcoalseanlroofmovementcanbedividedintosixzones．Soas1)模型铺设。相似材料为胶结料、河砂、水，按确定ZhuMineII646mechanizedminingfacehardroofprocessingto的配比模

6、拟岩层；云母粉模拟节理裂隙和岩层层面等弱面。provideatheoreticalbasis．铺设平面模型，总厚度120cm，即模拟自煤层底板一煤层Keywords：thinseam；rooffracture；Collapsingcharac—一顶板共40层，模拟6煤厚度，煤层及顶、底板分层厚依teristic；Simulationexperiments据朱庄煤矿地层综合柱状图确定，相应的岩石力学参数按类似覆岩岩性确定。铺设好的实验模型全景如图1所示。0前言近些年，浅部煤层趋于枯竭，深部开采面临高瓦斯、高地应力等复杂条件，综采工作面的支架被压垮事例常有发生，研究表明采场的安全主

7、要取决于巨厚硬顶板的稳定性。厚硬顶板由于强度高，整体性好，不易冒落，自稳能力强。回采之后极易出现采空区顶板大面积的悬顶而不垮落。本文针对朱庄煤矿存在的顶板控制问题，通过相似模拟实验详细的分析了顶板断裂的规律，为朱庄煤矿顶板控作者简介：王海滨(1986一)，男，山东邹城人，在读硕士研究生，主要图1相似材料模拟实验模型从事煤矿建L-z-作。·l02·l·J乏材2014年第1期2014年2月SichuanBuildingMaterials第40卷总第177期工作面在P4测点前方35m时，顶板已开始