姚桥煤矿7706工作面浅部煤层水体下开采可行性分析-论文.pdf

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1、工程技术推广中国科技信息2014年第16期CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONAug．2014孙小军DOL：10．3969／j．issn．1001-8972．2014．16．023姚桥煤矿7706工作面浅部煤层水体下开采可行性分析煤炭资源是矿井生存的基础，面临资源日益枯竭的老7号煤综放开采的导水裂缝带高度为61m，采高为5m，矿井，对“三下”压煤进行挖潜，增加矿井可采资源储量，裂采比为12．2；垮落带高度为32m，垮采比为6．4。姚是矿井能否生存和发展的前提，是老矿井当前十分紧迫和桥矿在7507工作面井

2、下仰上孔实测的导水裂缝带高度为必要的任务。姚桥煤矿分为湖区和非湖区两部分，现在非63．6m，采高4．7m，裂采比为13．53。可见两个矿导水裂湖区7煤已经开采殆尽，湖区部分也只有部分工作面和浅缝带高度比较接近。部煤炭未进行开采。7706工作面位于新东四采区浅部，由此可以得到全煤厚综放条件下姚桥矿7706工作面根据过去对矿井浅部露头区开采上限设定，在7706工作导水裂缝带高度：面～174水平以浅未进行开采。为了矿井接替，同时提高Hli=采高×裂采比=5．2×13．53=70．3m老矿井服务年限，对7706工作面浅部开采进行了论证。预计垮落带

3、高度为：重点研究了工作面开采引起的覆岩破坏高度，论证其水体Hm=采高X垮采比=5．2X6．4=33．3m。下开采安全性。经验公式法预测“两带”高度工作面概况按照三下采煤规程规定选取中硬类覆岩的“两带”高度计算公式，可得到7706工作面当开采厚度为5．2m时姚桥煤矿新东四采区位于区域水文地质单元中部偏的导水裂缝带、垮落带的计算值：南，为姚桥煤矿井田地东部扩区，与西部井田属于同一水1oo3-'M—1．6—~ML+36·=49．2文地质块段。本区主要开采煤层为7、8号煤，煤层属缓．倾斜煤层，浅部煤层倾角较大，约13。左右。开采的煤层1箫214-

4、2为7号煤，煤层厚度约4-3～6．07m，平均5．37m，直接顶岩性为泥岩或砂质泥岩，以砂质泥岩为主，基本顶为灰由此可见，由((三下采煤规程中经验公式预计的白色细砂岩，底板岩性主要是泥岩和砂质泥岩。7706工作裂缝带和垮落带高度偏于不安全。因而，综合确定采高面是7501综放工作面东部的后续工作面，拟采用俯斜开采，为5．2m时理论计算裂缝带和垮落带高度分别为70．3m和工作面长度为180m左右。该工作面位于微山湖的浅部区33．3m。域，工作面标高距湖底的距离约204m，工作面开采后，受采动影响，覆岩裂隙将向顶板方向发展，若发展裂隙波覆岩破坏

5、高度的模拟研究及富水性强的松散含水层甚至湖水，工作面就有突水的危险性，因此有必要对工作面开采后覆岩破坏的发育高度进FLAC3D建模过程行预测。FLAC3D是一款三维显式有限差分程序，主要用来模拟工程中遇到的地质材料力学问题。该软件将连续的介质覆岩破坏高度的理论分析划分为若干个单元，不同单元之间依靠节点连接，以节点的位移连续性取代质点的位移连续性，通过调整单元的剖类比法预测“两带”高度分密度来控制数值模拟的精度。为了建立FLAC3D计算根据孔庄矿7501综放工作面地面“两带”孔实测结果，模型，必须进行以下工作：建立有限差分网格(建立分层一7

6、0一中国科信息2014茸第16期’cHINASCIENCEANDTEEHNOLOGYlNFORMATIONAug2014表1岩石力学参数序号岩石名称密度(kg／n1)体积模量(GPa)剪切模量(GPa)抗拉强度(MPa)牯结力(MPa)l内摩擦角(。)】’’●’’‘●●’‘。’。’。。一l砂岩28503．53．422．52．62泥岩25004．41．0714．82．O-#_}———31583煤l4000．10．380．51．O4松散层l8700．170．570．030．19图1工作面开采模型图(a)工作面推进120m的破坏场分布模型)；确

7、定本构特性与材料性质(材料特性及岩石强度准则)；确定边界条件与初始条件；给定命令计算，达到开挖前原岩应力状态。然后进行工程开挖或改变边界条件来进行工程的响应分析，采用显式有限差分程序进行求解。模型参数为了模拟实际开采过程中覆岩破坏高度，建立如图1所示的模型。工作面倾斜布置，宽度取180m，考虑到边界效应的影响，最终模型的长度为600m，高度为295m。整个模型共划分为19800个单元，23188个节点，为加快计算速度，按区域需要考虑的轻重来调整单亡的疏密。建模过程中的力学参数如表1所示。结果分析(1)破坏场结果分析通过对破坏场的分析，可以

8、直观地看出顶板塑性区的(b)工作面推进I80m的破坏场分布及裂隙的发育情况。根据元体不的破坏形态，叮图2工作面推进过程中破坏场分布以分为拉伸破坏区、剪切破坏和未破坏。拉伸破坏区是由于拉应力超过