红柳林煤矿浅埋煤层群开采覆岩导水裂隙带发育规律研究

发布时间：2020-10-09 04:21

　　 陕北侏罗纪煤田赋存丰富的浅埋煤层,随着煤炭资源的消耗,神南矿区各矿逐步进入煤层群下煤层开采,煤层群开采顶板矿压、漏风、突水、地表损害等问题凸显。覆岩垮落和裂隙发育规律是安全绿色开采的基础,亟待研究。论文针对红柳林煤矿4~(-2)煤(上煤层)与5~(-2)煤浅埋煤层群开采条件,通过现场实测、物理模拟、数值计算和理论分析,研究了红柳林煤矿浅埋煤层群覆岩导水裂隙带发育规律。理论分析得出,导水裂隙带的发育高度受覆岩关键层的制约,与关键层的抗拉强度、软岩层的抗应变能力、岩层下部的自由空间高度和工作面的推进距离有关,采用关键层理论对关键层进行判定,分析了不同岩层的极限垮距,给出导水裂隙带高度的预计公式。通过现场施工导水裂隙带观测钻孔SK1和SK2钻孔,采用多种现场测试手段实测覆岩垮落高度。结果表明,4~(-2)煤层开采后,裂隙在基岩段和土层段均有发育,根据SK1钻孔观测,冒落带高度为16.40m,冒采比为5.7;根据SK2钻孔观测,冒落带高度为15.50m,冒采比为5.4,4~(-2)煤层的平均冒采比为5.5。现场实测得出4~(-2)煤层工作面初次来压步距为55~60m,平均周期来压步距16.13m,基本顶的周期来压强度35~41.7MPa;5~(-2)煤层工作面初次来压步距为63~68m;平均周期来压步距14.03m,基本顶平均周期来压强度28.5~46.4MPa,下煤层工作面的来压步距有所减小,来压强度差异增大。物理相似模拟和数值计算得出的覆岩垮落规律与现场实测基本吻合。研究表明,4~(-2)煤层工作面顶板冒落带高度为14.5~15.8m,是采高的5.05~5.5倍;覆岩稳定后裂隙带高度91m,为采高的31.7倍。5~(-2)煤层工作面顶板冒落带高度为26.4m,为采高的4.4倍;裂隙发育高度到达地表,约为采高的31.7倍。通过研究,掌握了煤层群开采的覆岩垮落规律,得出了导水裂隙带发育高度,为红柳林煤矿煤层群高效绿色开采提供了理论依据。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD745
【部分图文】：

林煤矿北翼 24201 工作面 4-2单一煤层开采导水裂隙带动态发矿北翼 25207 工作面 4-2和 5-2两层煤开采矿北翼 25207 工作面范围内的 2-4 钻孔和 3-4 钻孔，结 SK2，表 2.3 是 25207 工作面覆岩力学参数，预计得大高度。、软岩层判断高为 6m，属于大采高开采。在采高较小的煤层开采转变为等效直接顶。理论计算得出（结果见表 2.4）：下至上分别是第 23 层的细粒砂岩、第 19 层的砂质泥砂岩，软岩层共 2 层，第 2 层的红土层和第 1 层的黄中得出的 4 层关键层和 2 层软岩的自由空间高度，见下部的自由空间高度值分别为：5.91m、4.93m、3.29度为 2.42m，而黄土层为 1.72m。同样表明：关键层为上的亚关键层的自由空间高度逐渐减小，主关键层的

层的2q =353.22kN/m2时，岩层的极限跨距 L2=37.76m，l2=层发生破断。导水裂隙带将至少发育到 3 号层的底部，高进距离为 152.43m。层的1q =280.6kN/m2时，3 岩层的极限跨距 L1=40.49m，l2=号岩层发生破断。此时，推进距离为 182.31m。层（软岩层）的1q =392.84kN/m2时，由式（2.17）计算得，荷变化之前，2 号岩层不会破断；当2q =608.96kN/m2时，Rl =。即该工作面推进距离达到 228.24~266.28m 时，达到充水裂隙带发育高度约为 161.77m。水裂隙带发育过程得出：当工作面推进到 65.76m，23 号岩层破断，导水裂隙带m，7 号岩层破断，导水裂隙高度发育到 132.47m。此后，水裂隙带高度可能会继续上升，工作面推进至 260m 时达至地面，最大发育高度约为 183.27m，即约为采高的 30.4 变化（图 2.3）。

图 3.1 工作面现场实测记录表 3.1 完成工作量一览表号钻探深度（m）常规测井深度（m）声速测井（m）测斜（点）井中电视测井（m）测井次数（次）定测钻孔（个）1 87.30 78.40 78.80 3 81.2 1 12 104.80 98.00 98.00 3 100.5 1 1计 191.10 176.40 176.80 6 181.7 1 2）钻孔的观测过程SK1钻孔水文观测资料分析：开始钻进冲洗液就全漏失，不能循环，冲洗液消耗量为2.40L/s，单位时间量为1.20L/s·m，孔内无泥浆水位。从地表裂缝纵横展布的情况来看，钻孔

【参考文献】

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本文编号：2833217