巨厚岩浆岩下覆岩运动规律及其致灾分析

发布时间：2020-01-22 06:23

【摘要】：针对上覆岩层赋存高位巨厚岩浆岩条件,采用相似材料模拟试验方法,研究了上覆巨厚岩浆岩下采动覆岩的破断运动规律,揭示了上覆巨厚岩浆岩运移诱发离层瓦斯突然涌出的成因。研究表明,覆岩破断裂隙发育到巨厚岩浆岩后,裂隙区发育形态由拱形发展成拱板形,岩浆岩破断前底部离层跨度发育至最大。巨厚坚硬岩浆岩对离层瓦斯具有圈闭作用,其破断运移会导致离层瓦斯压力急剧上升而诱发瓦斯突然涌出。采取瓦斯抽采、离层注浆、条带开采等方法,可以有效防治离层瓦斯突然涌出。
【图文】：

160015．292．0Ｒ－5泥岩2886415009．857．4Ｒ－4粉砂岩30755160015．292．0Ｒ－3花斑泥岩3086415009．822．2Ｒ－2粉砂岩30755160015．292．0Ｒ－1细砂岩12782160016．8105．0Coal煤4086415007．853．3F－1粗砂岩135773160016．2120．01．3相似模型开挖从模型右侧开始往左侧模拟煤层开采，每次推进50mm，每隔2h挖一次，每天开挖200mm，模拟原型推进540m。为消除边界效应，模型两侧边界保留250mm煤柱，相当于原型的50m。2岩浆岩下覆岩运动过程相似模型试验得到了高位岩浆岩条件下上覆岩层运动的主要特征。如图1所示，当工作面推进到100m时，Ｒ－6关键层(6m厚粉砂岩)及其上部厚度8m的Ｒ－7粉砂质泥岩在中部和端部初次破断运动后形成铰接结构，断裂发育高度达到40m。已运动的Ｒ－6、Ｒ－7岩层与上部岩层之间形成离层，离层空间的高度为3m、跨度为40m。Ｒ－6关键层初次运动后在采空区上方形成覆岩裂隙拱，由于裂隙拱的形成，工作面推进距离100m时Ｒ－6关键层的初次破断跨距仅为56m。图1推进100m时的覆岩裂隙拱·2·Vol.42No.6Dec.2015矿业安全与环保MININGSAFETY＆ENVIＲONMENTALPＲOTECTION第42卷第6期2015年12月

当工作面推进到120m时，Ｒ－8关键层(6．4m厚粉砂岩)两端产生较大的贯穿裂隙，初次破断跨距60m，Ｒ－8关键层初次破断运动导致Ｒ－6关键层出现第1次周期破断运动，第1次周期破断步距仅为20m。Ｒ－8关键层运动后覆岩断裂发育高度为46.4m，出现较大的离层裂隙带，离层空间的高度为4．8m，离层跨度为60m，裂隙拱向前向上发展。如图2所示，当工作面推进到160m时，Ｒ－12关键层(6．4m厚粉砂岩)及其上部Ｒ－13砂质泥岩、Ｒ－14细砂岩、Ｒ－15泥岩，出现初次破断运动，初次破断跨距82m，Ｒ－6关键层相应地产生第2次周期性破断，周期破断步距为40m。Ｒ－12关键层初次破断运动后，覆岩断裂发育高度80m，裂隙拱发育到岩浆岩主关键层下。岩浆岩底部离层高度为4．6m，跨度为66m，下部运动岩层已经比较密实。图2推进160m时的覆岩裂隙拱如图3所示，当工作面推进到180m时，Ｒ－6关键层出现第3次周期性破断运动，破断步距为20m。岩浆岩底部离层跨度发展达85m，离层高度为4．6m，覆岩裂隙拱被巨厚岩浆岩主关键层屏蔽，没有再向上发育，形成平顶形裂隙拱。图3推进180m时的平顶形覆岩裂隙拱当工作面推进到200、220、240m时，Ｒ－6关键层分别出现第4、5、6次周期性破断运动，破断步距基本为20m，主关键层底部离层空间的跨度从85m逐渐发育为134m，离层高度变化不大。当工作面推进到270m时，Ｒ－6关键层出现第7次周期性破断运动，破断步距为30m。主关键层底部离层跨度发展到164m，离层高度为5m。巨厚岩浆岩在采空区中部(距开切眼136m)出现高度为36．4m的竖向破断裂隙，如图4所示。图4推进270m时岩浆岩中部竖向破断裂隙当工作面推进到330m时，Ｒ－6关键层出现第9次周期性破断运动，，破断步距为30m。当工作面推进到340m时，巨厚岩浆岩主关键层破断?

【参考文献】

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本文编号：2571882