薄基岩突水威胁煤层开采覆岩变形破坏演化规律研究.pdf

第29卷第2期采矿与安全工程学报Vol.29No.2
2012年03月JournalofMining&SafetyEngineeringMar.2012

文章编号：1673-3363-(2012)02-0168-05

薄基岩突水威胁煤层开采覆岩变形破坏演化规律研究

贾明魁1,2

（1.中国矿业大学力学与建筑工程学院，北京100083；2.河南煤业化工集团焦煤公司，河南焦作454000）

摘要针对赵固一矿11011工作面大埋深薄基岩厚覆盖层下煤层开采难度大，存在涌水涌砂威胁
的现状，采用现场调研与统计分析方法，论述了薄基岩突水威胁煤层涌水涌砂的条件。其基本顶
关键层周期性破断后形成“砌体梁”结构。此文利用“短砌体梁”及失稳后呈“台阶岩梁”的理论解析
验算后认为，该面顶板结构极易产生回转及滑落失稳，进而形成突水通道。在此基础上还采用相
似模拟试验的方法，分析了采场上覆岩层破坏、运移演化规律，确定了该面顶板垮落带高约17m，
导水垮裂带高约48m，故若在此范围内存在含水层或流砂层，应及时采取措施。课题组还用实测
法验证了工作面采后覆岩破坏高度，并制订了预防顶板突水开采方案，为类似条件下煤矿防治顶
板突水安全开采提供参考。
关键词薄基岩；突水威胁煤层；相似模拟；演化规律
中图分类号TD325文献标识码A1

TheStudyontheDeformationProcessofOverlyingStrata
intheDeepandThinBedrock

JIAMing-kui1,2
（1．SchoolofMechanicsandCivilEngineering，ChinaUniversiyofMining&Technology，Beijing100083，China；
2．JiaozuoCoalCompany，HenanCoalChemicalIndustryGroup，Jiaozuo，Henan454000，China）

AbstractAccordingtothegeologicalconditionofburieddeepwiththinbedrockcoalseaminthe
11011workingfaceofZhao-GuNo.1coalmine，thepaperdiscussedtheconditionsofthinbedrock
watergushingandrunningsandcoalseambyusingthecoalminefieldinvestigatingandstatistical
analysismethod．Afteranalyzingandcalculatingtheworkingfaceroof‟sstructureinstabilitymodeby
usingthetheoriesof„masonrybeam‟and„stepbeam‟wehaveanalyzedtheoverlyingstratadamage，
migrationevolutionruleoffractures．Theresultsshowthatandtheheightoftheworkingfaceroof
waterfracturezonesisabout48m．Therefore，somepreventivesuggestionsandmeasureshavetobeen
takenintopracticewhenminingacoalwithinsucharange．Themeasurescanalsoguideothercoal
mineswithsimilargeologicalcondition．
Keywordsthinbedrock；coalseamofhavingwateroutburst；similaritysimulation；evolutionrule

薄基岩厚覆盖层下采煤应属于特殊地质条件互层，当其厚度较大并且富水性较好时，常构成含
下的开采问题，由于厚覆盖层由第四系和新近的松水丰富的含水层[1]。如果这些含水层位于覆盖层底
散层组成，通常含有一定厚度砂层、砾石层或砂砾部，并且受煤层采动破坏后导水裂隙带波及，就会

收稿日期：2011-08-26
基金项目：国家重点基础研究发展计划（973）项目（2010CB226803）；国家自然科学基金项目（40674017，50774012）；国家“十一五”科技支
撑计划项目（2007BAK24B04）
作者简介：贾明魁（1967-），男，河南省延津县人，工学博士，工程师，从事煤矿安全高效开采技术方面的研究。
E-mal：[e-mail]：0391-3532408

第2期贾明魁：薄基岩突水威胁煤层开采覆岩变形破坏演