综采放顶煤覆岩破坏规律与机理研究.pdf

第2期矿山测量No12

2010年4月MINESURVEYINGApr12010

doi:10.3969/j.issn.1001-358X.2010.02.010

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开采沉陷综采放顶煤覆岩破坏规律与机理研究

滕永海1,杨建立2,朱伟1,张华民2
(11煤炭科学研究总院唐山研究院,河北唐山063012;
2.潞安环能股份有限公司王庄煤矿,山西长治046031)

摘要:根据现场实测资料,结合相似材料模拟试验、数值计算,系统研究了潞安矿区综采放顶煤条件
下覆岩破坏规律和导水裂缝带发育规律,揭示了覆岩破坏与岩层移动的机理。综采放顶煤条件下导
水裂缝带异常发育,在同样采厚的条件下导水裂缝带最大高度比分层综采增大1.32倍,比普采增大
2.23倍。综采放顶煤条件下裂高采厚比为19.75,与普采、分层综采初次采动条件下的裂高采厚比
相近,基本符合初次采动导水裂缝带的发育规律。
关键词:综采放顶煤;导水裂缝带;发育规律;机理
中图分类号:TD325文献标识码:B文章编号:1001-358X(2010)02-0032-03

综采放顶煤,一次采全高,开采强度大,势必造泥岩、泥岩和第四系黄土层组成,其中第四系黄土层
成覆岩破坏非常严重,导水裂缝带异常发育。本文厚度132m左右,整个覆岩属于中硬偏硬。
根据潞安矿区现场试验和覆岩破坏观测资料,并结
2覆岩破坏观测研究
合相似材料模拟试验、数值计算,研究综采放顶煤条
件下覆岩破坏规律及机理。2.1综放开采导水裂缝带最大高度
在6206综放工作面的地表共施工了3个“两
1地质采矿条件
带”高度观测孔,钻孔的位置分别布置在距切眼距离
6206工作面位于王庄煤矿井田的西南部,该工为445m、584m、540m的地方,其中K1、K3孔布置
作面开采下二迭系山西组3#煤层,煤层厚度6.2～在风巷、运巷附近,K2孔布置在工作面中间。
618m,煤层倾角1～8°,工作面采长1780m,采宽观测方法采用简易水文、注水、物探等综合手
148～248m,开始回采的刀把工作面采宽为148m,段。其中导水裂缝带高度的判读主要是根据钻进过
长度约700m,平均采深316m,平均推进速度为程中上下钻动水位、冲洗液消耗量及相关层段的注
7m/d。采煤方法采用综采放顶煤一次采全厚,全陷水试验结果确定的,冒落带的高度是根据钻速的变
法管理顶板。化、掉钻、卡钻、吸风等情况确定的。有关三个观测
3#煤层上覆岩层主要由中细砂岩、粉砂岩、砂质孔的观测成果见表1。
表1王庄煤矿综放开采导水裂缝带观测成果

孔号有效采厚(m)距切眼(m)距风巷(m)距运巷(m)裂高(m)冒高(m)裂高采厚比冒高采厚比
K15.9044522126114.67—19.44—
K25.205847078102.2719.3519.673.72
K35.7054012820114.8735.7020.156.26
从表1可看出,K1孔导水裂缝带高度为高采厚比为19.75。
114167m,裂高采厚比为19.44;K2孔导水裂缝带高K2孔冒落带高度为19.35m,冒高采厚比为
度为102.27m,裂高采厚比为19.67;K3孔导水裂缝3172;K3孔冒落带高度为35.70m,冒高采厚比为
带高度为114.87m,裂高采厚比为20.15。平均裂6126。由于工作面中间部位冒落岩层容易压实,冒
高偏小,而边界由于煤壁的支撑作用冒落岩层不容
3基金课题:国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAC09B01)资易压实,其冒高偏大[1-2]。
助

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第2期滕永海等:综采放顶煤覆岩破坏规律与机理研究2010年4月

2.2综放开采导水裂缝带发育特点度平均为110.6m,采用分层综采导水裂缝带最大高
根据实测资料,图1绘出了6206综放工作面导度平均为83.9m,采用普采导水裂缝带最大高度平
水裂缝带的发育形态及冒落带的发育形态。不难看均为49.6m[3],综采放顶煤导水裂缝带最大高度比
出,在综采放顶煤条件下导水裂缝带、冒落带均呈现分层综采增大1.32倍,比普采条件下增大2.23倍。
出两边高中间低的“马鞍型”形态。说明综采放顶煤条件下导水裂缝带发育高度要大得
多,分层开采是减小导水裂缝带发育的一个有效途
径[4-7]。
同时可以看出,综采放顶煤条件下裂高采厚比
平均为19.75,与潞安矿区普采、分层综采初次采动
条件下的裂高采厚比基本相同。说明在综放工作面
一次采全厚条件下的导水裂缝带发育规律,与分层
开采初次采动条件下导水裂缝带发育的最大高度与
煤层采厚成正比的规律是相近的[8]。
2.3综放开采导水裂缝带最大高度计算
根据潞安矿区王庄煤矿综放开采3个裂高孔的
图1王庄煤矿6206工作面导水裂缝带发育形态观测结果,并参考五阳煤矿分层综采的观测结果,采
用