基于瓦斯抽放的顶板冒落规律模拟试验研究.pdf

第25卷第11期岩石力学与工程学报Vol.25No.11
2006年11月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringNov.，2006

基于瓦斯抽放的顶板冒落规律模拟试验研究

1，21，21，21，21，2
黄炳香，刘长友，程庆迎，李增华，马文顶

(1.中国矿业大学能源与安全工程学院，江苏徐州221008；

2.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221008)

摘要：为了给采空区瓦斯抽放高位长钻孔的设计提供依据，采用相似模拟试验与关键层理论分析采空区顶板产
生裂隙、断裂、冒落和离层情况及其变化规律。随工作面的推进，关键层的弯曲变形经历从缓慢→剧烈→缓慢→
破断的过程；亚关键层的弯曲下沉范围明显小于主关键层。关键层破断后，其下采空区两侧垫层的弹性变形得
到恢复，下沉位移出现反弹。关键层的承载作用和岩层力学特性的差异使关键层间顶板的垮落角不同。覆岩关
键层的破断使工作面顶板垮落角减小、周期垮落步距和来压强度都增大。依据覆岩关键层的破断形态、顶板的
垮落角和周期来压(垮落)步距可以确定瓦斯抽放钻孔的终孔位置和钻场间钻孔的压茬距离，并预测钻孔的抽放
瓦斯效果。
关键词：采矿工程；瓦斯抽放；采空区；顶板冒落；关键层；模拟试验
中图分类号：TD327.2文献标识码：A文章编号：1000–6915(2006)11–2200–08

SIMULATIONEXPERIMENTSTUDYONLAWOF
GOBROOFFALLBASEDONGASDRAINAGE

HUANGBingxiang1，2，LIUChangyou1，2，CHENGQingying1，2，LIZenghua1，2，MAWending1，2
(1.SchoolofMineralandSafetyEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou，Jiangsu221008，China；
2.StateKeyLaboratoryofCoalResourcesandMineSafety，ChinaUniversityofMiningandTechnology，
Xuzhou，Jiangsu221008，China)

Abstract：Inordertoofferreferencesfordesignofgobgasdrainagewithhigh-levellongborehole，thelawsofgob
roofcrackgeneration，fracture，fallandseparationlayerareanalyzedwithsimulationexperimentandkeystrata
theory.Bendingdeformationofkeystrataundergoesthecourseofslowness→acuteness→slowness→fracturewith
theadvanceofworkingface，Thebendingandsubsidencescopesofsubordinatekeystrataareobviouslysmaller
thanthoseofmajorkeystrata.Theelasticdeformationofbothsiderockstrataunderkeystratumwillrecover；and
theirsubsidencewillreboundafterthefractureofkeystrata.Cavinganglesofroofsamongkeystrataaredifferent
becauseofthedifferencesoftheload-bearingeffectofkeystrataandmechanicalcharactersofrockstrata.The
fractureofoverlyingkeystratumresultsindecreaseoftheroofcavingangleandtheincreaseofperiodiccaving
spanandweightingintensity.Theultimatepositionandoverlapdistanceofgasdrainageboreholescanbe
determinedbasedonfractureconfigurationofkeystrata，roofcavingangleandperiodiccavingspan，andgas
drainageeffectofboreholescanbealsoforecasted.
Keywords：minin