下保护层开采上覆岩层采动裂隙动态演化与分布特征研究
2014-09-17 10:18孙欢欢
科技与创新 2014年14期
摘 要：结合相似模拟试验研究，对平顶山煤业集团四矿开采下保护层后，上覆岩层的采动裂隙动态演化与分布特征进行分析，得出保护层在开采后随着工作面的推进顶板垮落的位置、垮落高度和裂隙的发育程度。
关键词：开采保护层；岩层变形；相似模拟；采动裂隙
中图分类号：TD323 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0117-02
随着煤矿开采深度的不断增加，煤和瓦斯突出成为了制约矿井安全、高效生产的主要因素，而开采保护层是最有效、最经济的区域性防突措施，也是一种主要的预防突出技术。目前，对保护层开采技术的有关研究虽然已经取得了一定的成果，比如砌体梁理论、关键层理论等，但是，由于保护层开采后影响岩层移动的因素有很多，物理过程也相对比较复杂，所以，目前还没有比较完善的理论分析方法，而现场实测又受到生产布局等因素的限制，因此，相似模拟试验成为了解决该问题的有效手段。
1 原始条件
试验以平煤股份四矿庚20 -21040工作面上覆岩层的地质条件作为试验模型的原型。平煤四矿的平均开采深度为846 m，煤层倾角为6°～8°，以水平煤层方式进行模拟。经鉴定，平煤四矿己16-17煤层的平均厚度为4.0 m，属于高瓦斯煤层；庚20煤层的平均厚度为2.0 m，属于低瓦斯煤层；己16-17、庚20煤层的平均层间距为43.3 m。庚20煤层的直接顶是厚度为4 m的砂质泥岩，底板是厚度为1.6 m的泥岩，基本顶是厚度为16 m的细砂岩，基本底是厚度为10.9 m的石灰岩。
2 相似材料选择及配比
在模拟试验中，相似材料的选择非常重要。根据所模拟煤层上覆岩层的性质，该试验所选用的骨料为细河砂，胶结材料为碳酸钙和石膏，缓凝剂为四硼酸钠（硼砂）。
模拟有代表性的岩石配比试验数据如表1所示。
3 试验模型设计
3.1 模型设计
参考文献
[1]程远平，俞启香.中国煤矿区域性瓦斯治理技术的发展[J].采矿与安全工程学报，2007，24（4）：383-389.
[2]刘林，程远平.矿业安全与环保[J]. 2006，33（6）：7-9.
[3]李鸿昌.矿山压力的相似模拟试验[M].徐州：中国矿业大学出版社，1988.
作者简介：孙欢欢（1982—），女，河南平顶山人，助教，主要从事煤矿安全技术与管理方面的教学和研究。
〔编辑：白洁〕
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：结合相似模拟试验研究，对平顶山煤业集团四矿开采下保护层后，上覆岩层的采动裂隙动态演化与分布特征进行分析，得出保护层在开采后随着工作面的推进顶板垮落的位置、垮落高度和裂隙的发育程度。
关键词：开采保护层；岩层变形；相似模拟；采动裂隙
中图分类号：TD323 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0117-02
随着煤矿开采深度的不断增加，煤和瓦斯突出成为了制约矿井安全、高效生产的主要因素，而开采保护层是最有效、最经济的区域性防突措施，也是一种主要的预防突出技术。目前，对保护层开采技术的有关研究虽然已经取得了一定的成果，比如砌体梁理论、关键层理论等，但是，由于保护层开采后影响岩层移动的因素有很多，物理过程也相对比较复杂，所以，目前还没有比较完善的理论分析方法，而现场实测又受到生产布局等因素的限制，因此，相似模拟试验成为了解决该问题的有效手段。
1 原始条件
试验以平煤股份四矿庚20 -21040工作面上覆岩层的地质条件作为试验模型的原型。平煤四矿的平均开采深度为846 m，煤层倾角为6°～8°，以水平煤层方式进行模拟。经鉴定，平煤四矿己16-17煤层的平均厚度为4.0 m，属于高瓦斯煤层；庚20煤层的平均厚度为2.0 m，属于低瓦斯煤层；己16-17、庚20煤层的平均层间距为43.3 m。庚20煤层的直接顶是厚度为4 m的砂质泥岩，底板是厚度为1.6 m的泥岩，基本顶是厚度为16 m的细砂岩，基本底是厚度为10.9 m的石灰岩。
2 相似材料选择及配比
在模拟试验中，相似材料的选择非常重要。根据所模拟煤层上覆岩层的性质，该试验所选用的骨料为细河砂，胶结材料为碳酸钙和石膏，缓凝剂为四硼酸钠（硼砂）。
模拟有代表性的岩石配比试验数据如表1所示。
3 试验模型设计
3.1 模型设计
参考文献
[1]程远平，俞启香.中国煤矿区域性瓦斯治理技术的发展[J].采矿与安全工程学报，2007，24（4）：383-389.
[2]刘林，程远平.矿业安全与环保[J]. 2006，33（6）：7-9.
[3]李鸿昌.矿山压力的相似模拟试验[M].徐州：中国矿业大学出版社，1988.
作者简介：孙欢欢（1982—），女，河南平顶山人，助教，主要从事煤矿安全技术与管理方面的教学和研究。
〔编辑：白洁〕
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：结合相似模拟试验研究，对平顶山煤业集团四矿开采下保护层后，上覆岩层的采动裂隙动态演化与分布特征进行分析，得出保护层在开采后随着工作面的推进顶板垮落的位置、垮落高度和裂隙的发育程度。
关键词：开采保护层；岩层变形；相似模拟；采动裂隙
中图分类号：TD323 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0117-02
随着煤矿开采深度的不断增加，煤和瓦斯突出成为了制约矿井安全、高效生产的主要因素，而开采保护层是最有效、最经济的区域性防突措施，也是一种主要的预防突出技术。目前，对保护层开采技术的有关研究虽然已经取得了一定的成果，比如砌体梁理论、关键层理论等，但是，由于保护层开采后影响岩层移动的因素有很多，物理过程也相对比较复杂，所以，目前还没有比较完善的理论分析方法，而现场实测又受到生产布局等因素的限制，因此，相似模拟试验成为了解决该问题的有效手段。
1 原始条件
试验以平煤股份四矿庚20 -21040工作面上覆岩层的地质条件作为试验模型的原型。平煤四矿的平均开采深度为846 m，煤层倾角为6°～8°，以水平煤层方式进行模拟。经鉴定，平煤四矿己16-17煤层的平均厚度为4.0 m，属于高瓦斯煤层；庚20煤层的平均厚度为2.0 m，属于低瓦斯煤层；己16-17、庚20煤层的平均层间距为43.3 m。庚20煤层的直接顶是厚度为4 m的砂质泥岩，底板是厚度为1.6 m的泥岩，基本顶是厚度为16 m的细砂岩，基本底是厚度为10.9 m的石灰岩。
2 相似材料选择及配比
在模拟试验中，相似材料的选择非常重要。根据所模拟煤层上覆岩层的性质，该试验所选用的骨料为细河砂，胶结材料为碳酸钙和石膏，缓凝剂为四硼酸钠（硼砂）。
模拟有代表性的岩石配比试验数据如表1所示。
3 试验模型设计
3.1 模型设计
参考文献
[1]程远平，俞启香.中国煤矿区域性瓦斯治理技术的发展[J].采矿与安全工程学报，2007，24（4）：383-389.
[2]刘林，程远平.矿业安全与环保[J]. 2006，33（6）：7-9.
[3]李鸿昌.矿山压力的相似模拟试验[M].徐州：中国矿业大学出版社，1988.
作者简介：孙欢欢（1982—），女，河南平顶山人，助教，主要从事煤矿安全技术与管理方面的教学和研究。
〔编辑：白洁〕
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
