综放开采导水裂缝带高度及影响因素研究

发布时间：2020-12-04 22:57

　　在厚及特厚煤层开采时,综放开采方法因易实现高产高效安全开采得到普遍应用,由于一次开采煤层厚度大,造成的覆岩破坏也较其它开采方法更加剧烈,正确预计导水裂缝带高度,明确采动裂缝与上覆含水层的连通情况,是实现水体下综放安全开采不可缺少的重要内容之一。由于影响综放开采导水裂缝带发育高度的因素较多,目前还没有普遍适用的预计公式,大多数情况还是采用类比法预计导水裂缝带高度。基于此,论文采用数值模拟、相似材料模拟、回归分析等方法对综放开采条件下导水裂缝带高度的发育进行研究,本文的主要研究结论包括:(1)通过对导水裂缝带高度实测数据分析,得到影响导水裂缝带高度发育的主要因素有采厚和覆岩岩性及组合结构,采用数值模拟方法对影响因素进行研究,研究结果表明导水裂缝带高度随着采厚的增加呈现非线性的增加趋势,随着覆岩类型由坚硬向软弱变化,综放开采导水裂缝带高度也相应的呈现由高向低变化,综放开采导水裂缝带高度与开采厚度的比值一般为,坚硬覆岩15~20、中硬覆岩11~14、软弱覆岩7~10、极软弱覆岩小于7。(2)双山煤矿薄基岩厚土层综放开采相似材料模拟的结果表明,3号煤层在采厚10m条件下,导水裂缝带最大高度为65... 

【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

覆岩破坏“三带”划分示意图

由于岩层力学性质的不同，在受到应力变化作用时会发生不同的破坏形式分为拉弯破坏和剪切破坏两种。煤层开采后，首先会引起围岩的应力发生变，重新平衡应力状态，在此过程中，围岩收到应力变化作用，会发生破坏。于岩石材料来说，其具有抗压不抗拉的工程特性，在应力作用下，岩层会首产生拉伸裂隙，随着工作面推进，拉伸裂隙现在煤壁的两侧边界处产生，裂慢慢发育，此时还不会发育至贯穿整个岩层，当工作面推进超过顶板裂隙位时，在裂隙面的剪应力会大于其抗剪强度，岩层会被整体切断，垮落到采空。下面就岩层发生不同破坏形式的力学条件作出分析。.1.2.1 拉弯破坏随着回采工作面自开切眼开始推进，上覆岩层的破坏也会经历不同的破坏段，依次为直接顶板初次垮落、采空区老顶在上覆岩层重力作用下产生弯曲沉变形，当产生的拉应力超过极限强度时，会在岩粱的两端位置开裂，继续展会引起粱的中部开裂，继而导致岩层垮落或者形成“假塑性岩粱”，破坏程如图 2.1 所示。

2.1.3 覆岩破坏的分带性依据上三带理论，在采用全部垮落法管理顶板开采水平及缓倾斜煤层时，根据覆岩的破坏程度及透水，透泥 透砂能力，划分三种不同的开采影响带，垮落带指工作面放顶后直接顶破坏的范围，裂缝带指的是垮落带至整体移动带之间的部分，从水体下采煤的角度，将垮落带与裂缝带合称为导水裂缝带，弯曲下沉带中指的是裂缝带以上到地表，其中可能会发育的微小裂缝，对于水体下采煤来说，可以不予考虑。即覆岩产生“三带”型破坏，如图 2.3 和 2.4 所示。“三带”型破坏是最普遍形式，有着明显的规律性，是覆岩破坏规律中的重点研究对象。如果从煤层顶至水体底界（或地表）之间的覆岩完整地出现破坏性影响和非破坏性影响两个区域，即完整地出现垮落带、裂缝带及整体移动带，称为覆岩均衡破坏；从煤层顶至水体底界（或地表）之间的覆岩全部为破坏性影响区即全部为垮落带、裂缝带，甚至全部为垮落带，称为覆岩非均衡破坏。


本文编号：2898380