“两软一硬”不稳定煤层工作面覆岩“两带”发育高度研究

发布时间：2021-03-24 07:34

　　为探索禹州煤田西南部云盖山煤矿二矿软煤、软底和硬顶（简称"两软一硬"）及开采煤层厚度变化较大的不稳定煤层顶板垮落带和导水断裂带发育高度,采用现场钻孔成像技术、经验公式类比分析和数值模拟综合研究方法,对该矿23301采煤工作面顶板覆岩垮落带、导水断裂带高度进行了分析,获得了工作面在非充分采动垮落和充分采动垮落条件下"两带"高度量化取值,垮落带最大高度为14. 4 m,导水断裂带最大高度为50. 0 m,认为现场钻孔成像技术可用于采动覆岩"两带"发育高度的计算。研究结果对研究区预采掘顶板水害防治及顶板支护具有较重要的参考价值。 

【文章来源】：矿业安全与环保. 2020,47(01)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

现场实测“两带”高度对比图

为进一步增加对比性和可靠性，根据煤层开采情况，结合钻孔资料，将研究区内岩层按岩性和完整性划分为灰岩、泥岩、泥灰岩、砂质泥岩、粉砂岩、炭质泥岩、二1煤、中粒砂岩、细粒砂岩和粗粒砂岩共10个工程地质岩组，从下到上划分为23层地层，实测“两带”测试钻孔位置处的二1煤层厚度为4.0 m左右，沿走向方向建立顶底板主要影响岩层的工程地质模型，如图4所示。以煤层底板基点为坐标原点O，以煤层底面为xOy平面，倾斜水平投影方向为x正方向，煤层走向为x方向，垂直向上为z轴正方向建立三维坐标系统。模型空间范围取包含测试钻孔在内的200 m×120 m的区块，高93 m，煤层厚度4 m，顶板厚度取72 m，底板厚度取17 m。

该软件一般可通过塑性区分布特征来判断破坏问题，研究区数值模拟塑性区分布云图见图6。由图6可以看出，完全开采后，不论沿开采长度方向还是宽度方向，工作面在开采煤层顶底板和煤壁前方均产生明显的破坏。具体表现为在工作面两侧以剪切屈服为主，在采空区中部顶板以拉张屈服为主，整个上覆岩层的屈服破坏区域呈现出一个不太规则的“马鞍”形状，在工作面开切眼上部和终采线上部覆岩破坏高度最大。煤层开采后，在煤层顶板以上14.4 m区域内，煤层顶板呈面状破坏，采空区中部为拉张破坏，四周为剪切破坏，且破坏较为严重。随着顶板高度增加至14.4 m之后，顶板破坏范围及形式逐渐发生变化，采空区上方的拉张破坏消失，破坏开始以剪切破坏为主，根据模型尺寸，直至顶板以上49.0 m处破坏消失。结合模型尺寸并通过对不同深度塑性区变化特征分析，可以判断顶板垮落带高度约为14.4 m，导水断裂带高度约为49.0 m。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3097338