采动影响下断层附近矿压显现规律研究

杨秀刚，谢小平，姜宇林，魏中举

（贵州六盘水师范学院矿业工程系，贵州 六盘水 553004）

采动影响下断层附近矿压显现规律研究

杨秀刚，谢小平，姜宇林，魏中举

（贵州六盘水师范学院矿业工程系，贵州 六盘水 553004）

针对采动影响下断层附近矿压显现规律的研究，以米箩煤矿110302工作面地质条件为工程实例，采用相似模拟试验方法进行研究。实验结果表明：当工作面推进距开切眼28m时，直接顶发生部分垮落，工作面推进至距开切眼42.5m时，基本顶发生破断；断层上下盘在工作面距断层20m后滑移量急剧下滑；对覆岩“三带”范围进行明确划分。

采动影响；断层；矿压显现；相似模拟

1 工程概况

米箩煤矿110302工作面相关参数：走向长为452.5m；斜长为166m；面积为452.5*166=75115m2；主采1#、3#煤层， 1#煤层平均厚度在1.4m左右，3#煤层平均厚度在2.3m左右，同时1#、3#煤层结构相对稳定。在工作面顶底板结构中，直接顶为粉砂岩，厚度为1.5-2.0m；老顶为飞仙关组灰绿色粉砂岩，厚度为60-338m；直接底板为灰色泥质粉砂岩，厚度为0-0.3m；老底为灰色粉砂岩，厚度为1.0-1.5m，工作面内出现断层，即需过断层带。

2 采动影响下断层附近矿压显现规律的相似模拟实验研究

试验内容：

2.1.1 相似模拟试验设计

本次研究是以相似理论为基础，结合相应矿区即（米箩矿区）的实际地质情况，对其进行模型化，利用我院的实验设备选取合理相似常数，根据实验设备，选择设计的几何模型尺寸为4m×0.3m×1.8m。按设计位置布置位移传感器，为观测模型在回采过程中的上覆岩层的运动情况，在模型中布置14条位移监测线，1测线距左侧边界60cm，测线间距10cm，监测线安设7个位移点，垂直方向间距。

2.1.2 典型工作面矿压显现规律

（1）直接顶垮落特征。工作面由开切眼向前推进至26.5m时，直接顶和基本顶开始分离，进一步形成了长为10.8m 、离层间距平均为0.06m的水平裂隙，工作面推进28m时，直接顶开始垮落，随着工作面继续推进，采空区后悬空的直接顶（12.25m）全部垮落，其垮落长度为36m、角度为62°。

（2）基本顶破断特征。由于工作面的不断推进，岩梁悬露面积也随之增大，当悬露面积达到垮距极限时候，岩梁结构发生自然破断，从而基本顶初次来压；工作面推进42.5m时，基本顶破断，破断长度为42.5m、厚度为10.5m、角为70°，即工作面推进42.5m为基本顶初次来压步距。

图1 上下盘滑移量曲线图

（3）断层变形量变化规律。断层附近工作面上下盘覆岩移动及变形量特征：.当工作面不断的靠近断层，断层上下盘滑移量绝对值逐渐增加，在距断层20m后滑移量急剧下滑，主要以断层上盘沿断层面向下相对运动为主，上下盘滑移量曲线图如图1所示。

（4）覆岩“三带”范围划分。1）垮落带高度为7.7±2.2m，即5.5m ～ 9.9m。2）裂隙带高度为19.0±4.0，即15.0m ～ 23.0m。3）弯曲下沉带高度自裂隙带以上，直到地面。

3 结 论

（1）工作面初次来压前，直接顶呈现出分层次垮落特征，工作面初次来压后，直接顶随采随跨；基本顶随着工作面的推进发生破断，破断角约为70°；同时随工作面向断层靠近，断层上下盘滑移量增加，且主要以断层上盘沿断层面向下相对运动为主；结合覆岩下沉规律分析，预测现场工作面覆岩“三带”划分范围。

（2）本次相似材料模拟试验研究工作面断层附近受采动影响下断层周围矿压显现的规律，更好的为类似矿井的回采工作面开采工艺提理论论依据和为三带划分提供计算依据。

六盘水师范学院大学生创新性实验项目

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

杨秀刚（1995-），男，贵州贞丰人，本科。