下保護層開采上覆巖層采動裂隙動態演化與分布特征研究
2014-09-17 10:18:35孫歡歡
科技與創新 2014年14期
摘 要：結合相似模擬試驗研究，對平頂山煤業集團四礦開采下保護層后，上覆巖層的采動裂隙動態演化與分布特征進行分析，得出保護層在開采后隨著工作面的推進頂板垮落的位置、垮落高度和裂隙的發育程度。
關鍵詞：開采保護層；巖層變形；相似模擬；采動裂隙
中圖分類號：TD323 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0117-02
隨著煤礦開采深度的不斷增加，煤和瓦斯突出成為了制約礦井安全、高效生產的主要因素，而開采保護層是最有效、最經濟的區域性防突措施，也是一種主要的預防突出技術。目前，對保護層開采技術的有關研究雖然已經取得了一定的成果，比如砌體梁理論、關鍵層理論等，但是，由于保護層開采后影響巖層移動的因素有很多，物理過程也相對比較復雜，所以，目前還沒有比較完善的理論分析方法，而現場實測又受到生產布局等因素的限制，因此，相似模擬試驗成為了解決該問題的有效手段。
1 原始條件
試驗以平煤股份四礦庚20 -21040工作面上覆巖層的地質條件作為試驗模型的原型。平煤四礦的平均開采深度為846 m，煤層傾角為6°～8°，以水平煤層方式進行模擬。經鑒定，平煤四礦己16-17煤層的平均厚度為4.0 m，屬于高瓦斯煤層；庚20煤層的平均厚度為2.0 m，屬于低瓦斯煤層；己16-17、庚20煤層的平均層間距為43.3 m。庚20煤層的直接頂是厚度為4 m的砂質泥巖，底板是厚度為1.6 m的泥巖，基本頂是厚度為16 m的細砂巖，基本底是厚度為10.9 m的石灰巖。
2 相似材料選擇及配比
在模擬試驗中，相似材料的選擇非常重要。根據所模擬煤層上覆巖層的性質，該試驗所選用的骨料為細河砂，膠結材料為碳酸鈣和石膏，緩凝劑為四硼酸鈉（硼砂）。
模擬有代表性的巖石配比試驗數據如表1所示。
3 試驗模型設計
3.1 模型設計
參考文獻
[1]程遠平，俞啟香.中國煤礦區域性瓦斯治理技術的發展[J].采礦與安全工程學報，2007，24（4）：383-389.
[2]劉林，程遠平.礦業安全與環保[J]. 2006，33（6）：7-9.
[3]李鴻昌.礦山壓力的相似模擬試驗[M].徐州：中國礦業大學出版社，1988.
作者簡介：孫歡歡（1982—），女，河南平頂山人，助教，主要從事煤礦安全技術與管理方面的教學和研究。
〔編輯：白潔〕
Abstract： This paper research on dynamic evolution and distribution characteristics about minedcrack in overburden rock stratum， basing on the simulated material models. Through the analysis， the position and height of falled roof and the development evel of mined crack are identified.
Key words： protective seam mining； seam deformation； simulated material models； mined crack
摘 要：結合相似模擬試驗研究，對平頂山煤業集團四礦開采下保護層后，上覆巖層的采動裂隙動態演化與分布特征進行分析，得出保護層在開采后隨著工作面的推進頂板垮落的位置、垮落高度和裂隙的發育程度。
關鍵詞：開采保護層；巖層變形；相似模擬；采動裂隙
中圖分類號：TD323 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0117-02
隨著煤礦開采深度的不斷增加，煤和瓦斯突出成為了制約礦井安全、高效生產的主要因素，而開采保護層是最有效、最經濟的區域性防突措施，也是一種主要的預防突出技術。目前，對保護層開采技術的有關研究雖然已經取得了一定的成果，比如砌體梁理論、關鍵層理論等，但是，由于保護層開采后影響巖層移動的因素有很多，物理過程也相對比較復雜，所以，目前還沒有比較完善的理論分析方法，而現場實測又受到生產布局等因素的限制，因此，相似模擬試驗成為了解決該問題的有效手段。
1 原始條件
試驗以平煤股份四礦庚20 -21040工作面上覆巖層的地質條件作為試驗模型的原型。平煤四礦的平均開采深度為846 m，煤層傾角為6°～8°，以水平煤層方式進行模擬。經鑒定，平煤四礦己16-17煤層的平均厚度為4.0 m，屬于高瓦斯煤層；庚20煤層的平均厚度為2.0 m，屬于低瓦斯煤層；己16-17、庚20煤層的平均層間距為43.3 m。庚20煤層的直接頂是厚度為4 m的砂質泥巖，底板是厚度為1.6 m的泥巖，基本頂是厚度為16 m的細砂巖，基本底是厚度為10.9 m的石灰巖。
2 相似材料選擇及配比
在模擬試驗中，相似材料的選擇非常重要。根據所模擬煤層上覆巖層的性質，該試驗所選用的骨料為細河砂，膠結材料為碳酸鈣和石膏，緩凝劑為四硼酸鈉（硼砂）。
模擬有代表性的巖石配比試驗數據如表1所示。
3 試驗模型設計
3.1 模型設計
參考文獻
[1]程遠平，俞啟香.中國煤礦區域性瓦斯治理技術的發展[J].采礦與安全工程學報，2007，24（4）：383-389.
[2]劉林，程遠平.礦業安全與環保[J]. 2006，33（6）：7-9.
[3]李鴻昌.礦山壓力的相似模擬試驗[M].徐州：中國礦業大學出版社，1988.
作者簡介：孫歡歡（1982—），女，河南平頂山人，助教，主要從事煤礦安全技術與管理方面的教學和研究。
〔編輯：白潔〕
Abstract： This paper research on dynamic evolution and distribution characteristics about minedcrack in overburden rock stratum， basing on the simulated material models. Through the analysis， the position and height of falled roof and the development evel of mined crack are identified.
Key words： protective seam mining； seam deformation； simulated material models； mined crack
摘 要：結合相似模擬試驗研究，對平頂山煤業集團四礦開采下保護層后，上覆巖層的采動裂隙動態演化與分布特征進行分析，得出保護層在開采后隨著工作面的推進頂板垮落的位置、垮落高度和裂隙的發育程度。
關鍵詞：開采保護層；巖層變形；相似模擬；采動裂隙
中圖分類號：TD323 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0117-02
隨著煤礦開采深度的不斷增加，煤和瓦斯突出成為了制約礦井安全、高效生產的主要因素，而開采保護層是最有效、最經濟的區域性防突措施，也是一種主要的預防突出技術。目前，對保護層開采技術的有關研究雖然已經取得了一定的成果，比如砌體梁理論、關鍵層理論等，但是，由于保護層開采后影響巖層移動的因素有很多，物理過程也相對比較復雜，所以，目前還沒有比較完善的理論分析方法，而現場實測又受到生產布局等因素的限制，因此，相似模擬試驗成為了解決該問題的有效手段。
1 原始條件
試驗以平煤股份四礦庚20 -21040工作面上覆巖層的地質條件作為試驗模型的原型。平煤四礦的平均開采深度為846 m，煤層傾角為6°～8°，以水平煤層方式進行模擬。經鑒定，平煤四礦己16-17煤層的平均厚度為4.0 m，屬于高瓦斯煤層；庚20煤層的平均厚度為2.0 m，屬于低瓦斯煤層；己16-17、庚20煤層的平均層間距為43.3 m。庚20煤層的直接頂是厚度為4 m的砂質泥巖，底板是厚度為1.6 m的泥巖，基本頂是厚度為16 m的細砂巖，基本底是厚度為10.9 m的石灰巖。
2 相似材料選擇及配比
在模擬試驗中，相似材料的選擇非常重要。根據所模擬煤層上覆巖層的性質，該試驗所選用的骨料為細河砂，膠結材料為碳酸鈣和石膏，緩凝劑為四硼酸鈉（硼砂）。
模擬有代表性的巖石配比試驗數據如表1所示。
3 試驗模型設計
3.1 模型設計
參考文獻
[1]程遠平，俞啟香.中國煤礦區域性瓦斯治理技術的發展[J].采礦與安全工程學報，2007，24（4）：383-389.
[2]劉林，程遠平.礦業安全與環保[J]. 2006，33（6）：7-9.
[3]李鴻昌.礦山壓力的相似模擬試驗[M].徐州：中國礦業大學出版社，1988.
作者簡介：孫歡歡（1982—），女，河南平頂山人，助教，主要從事煤礦安全技術與管理方面的教學和研究。
〔編輯：白潔〕
Abstract： This paper research on dynamic evolution and distribution characteristics about minedcrack in overburden rock stratum， basing on the simulated material models. Through the analysis， the position and height of falled roof and the development evel of mined crack are identified.
Key words： protective seam mining； seam deformation； simulated material models； mined crack
