采動影響下斷層附近礦壓顯現規律研究

楊秀剛，謝小平，姜宇林，魏中舉

（貴州六盤水師范學院礦業工程系，貴州 六盤水 553004）

采動影響下斷層附近礦壓顯現規律研究

楊秀剛，謝小平，姜宇林，魏中舉

（貴州六盤水師范學院礦業工程系，貴州 六盤水 553004）

針對采動影響下斷層附近礦壓顯現規律的研究，以米籮煤礦110302工作面地質條件為工程實例，采用相似模擬試驗方法進行研究。實驗結果表明：當工作面推進距開切眼28m時，直接頂發生部分垮落，工作面推進至距開切眼42.5m時，基本頂發生破斷；斷層上下盤在工作面距斷層20m后滑移量急劇下滑；對覆巖“三帶”范圍進行明確劃分。

采動影響；斷層；礦壓顯現；相似模擬

1 工程概況

米籮煤礦110302工作面相關參數：走向長為452.5m；斜長為166m；面積為452.5*166=75115m2；主采1#、3#煤層， 1#煤層平均厚度在1.4m左右，3#煤層平均厚度在2.3m左右，同時1#、3#煤層結構相對穩定。在工作面頂底板結構中，直接頂為粉砂巖，厚度為1.5-2.0m；老頂為飛仙關組灰綠色粉砂巖，厚度為60-338m；直接底板為灰色泥質粉砂巖，厚度為0-0.3m；老底為灰色粉砂巖，厚度為1.0-1.5m，工作面內出現斷層，即需過斷層帶。

2 采動影響下斷層附近礦壓顯現規律的相似模擬實驗研究

試驗內容：

2.1.1 相似模擬試驗設計

本次研究是以相似理論為基礎，結合相應礦區即（米籮礦區）的實際地質情況，對其進行模型化，利用我院的實驗設備選取合理相似常數，根據實驗設備，選擇設計的幾何模型尺寸為4m×0.3m×1.8m。按設計位置布置位移傳感器，為觀測模型在回采過程中的上覆巖層的運動情況，在模型中布置14條位移監測線，1測線距左側邊界60cm，測線間距10cm，監測線安設7個位移點，垂直方向間距。

2.1.2 典型工作面礦壓顯現規律

（1）直接頂垮落特征。工作面由開切眼向前推進至26.5m時，直接頂和基本頂開始分離，進一步形成了長為10.8m 、離層間距平均為0.06m的水平裂隙，工作面推進28m時，直接頂開始垮落，隨著工作面繼續推進，采空區后懸空的直接頂（12.25m）全部垮落，其垮落長度為36m、角度為62°。

（2）基本頂破斷特征。由于工作面的不斷推進，巖梁懸露面積也隨之增大，當懸露面積達到垮距極限時候，巖梁結構發生自然破斷，從而基本頂初次來壓；工作面推進42.5m時，基本頂破斷，破斷長度為42.5m、厚度為10.5m、角為70°，即工作面推進42.5m為基本頂初次來壓步距。

圖1 上下盤滑移量曲線圖

（3）斷層變形量變化規律。斷層附近工作面上下盤覆巖移動及變形量特征：.當工作面不斷的靠近斷層，斷層上下盤滑移量絕對值逐漸增加，在距斷層20m后滑移量急劇下滑，主要以斷層上盤沿斷層面向下相對運動為主，上下盤滑移量曲線圖如圖1所示。

（4）覆巖“三帶”范圍劃分。1）垮落帶高度為7.7±2.2m，即5.5m ～ 9.9m。2）裂隙帶高度為19.0±4.0，即15.0m ～ 23.0m。3）彎曲下沉帶高度自裂隙帶以上，直到地面。

3 結 論

（1）工作面初次來壓前，直接頂呈現出分層次垮落特征，工作面初次來壓后，直接頂隨采隨跨；基本頂隨著工作面的推進發生破斷，破斷角約為70°；同時隨工作面向斷層靠近，斷層上下盤滑移量增加，且主要以斷層上盤沿斷層面向下相對運動為主；結合覆巖下沉規律分析，預測現場工作面覆巖“三帶”劃分范圍。

（2）本次相似材料模擬試驗研究工作面斷層附近受采動影響下斷層周圍礦壓顯現的規律，更好的為類似礦井的回采工作面開采工藝提理論論依據和為三帶劃分提供計算依據。

六盤水師范學院大學生創新性實驗項目

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.078

楊秀剛（1995-），男，貴州貞豐人，本科。