王庄煤矿综放开采地表移动与覆岩破坏规律研究

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综放工作面顶板运移及垮落数值模拟研究

综放工作面顶板运移及垮落数值模拟研究柳轶【摘要】根据赵庄矿二号井的实际地质情况,建立数值计算模型,采用UDEC数值计算软件对比模拟1304综放工作面和1305综采工作面回采过程中在老顶初次来压和两次周期来压期间顶板岩层破断演化规律,对比数值模拟结果可以看出,由于顶煤起到直接顶的作用,减缓了矿山压力,导致综放工作面老顶来压强度较综采工作面小,在一定程度上为指导煤矿安全生产奠定理论基础.【期刊名称】《山西焦煤科技》【年(卷),期】2017(041)012【总页数】4页(P11-14)【关键词】综放开采;顶板运移;数值模拟;老顶断裂线;周期垮落【作者】柳轶【作者单位】山西焦煤集团投资公司,山西太原030021【正文语种】中文【中图分类】TD322+.1矿山压力控制是厚煤层综放开采安全高效开采的重要前提。

上覆岩层结构运动变化是影响采场矿压显现的主要原因[1]. 目前，针对顶板覆岩结构变化规律，国外主要有悬臂梁假说、压力拱假说、铰接岩块假说，国内则有传递岩梁理论、砌体梁理论、关键层理论以及薄板理论等，这些理论对上覆岩层结构变化特征以及采场矿压规律进行了充分的研究，对掌握回采过程中工作面顶板覆岩结构变化特征和矿压显现规律具有重要的意义[2-3].赵庄矿二号井1304工作面采用综放开采技术，其相邻的1305工作面采用综采技术。

对于普通综采和大采高综放开采，顶板岩层变化运动特征不同，矿压显现特征也不相同。

所以，正确掌握不同类型工作面矿压显现规律，对保障安全生产具有重要的意义。

1 工程概况1304工作面煤层平均厚度为5.36 m，平均倾角约为6°，采用走向长壁采煤法，开采煤层为3#煤层，其中机采采高2.8 m，放顶煤厚度为2.56 m. 工作面长度145.8 m，自开切眼到停采线长度为538.6 m.2 顶底板情况1304工作面无伪顶，直接顶为泥岩和细粒砂岩，平均厚度1.8 m，节理裂隙不发育，普氏硬度f=3～4，自然状态下单向抗压强度为46.2～65.4 MPa；基本顶主要为粉砂岩，平均厚度1.6 m. 工作面的直接底主要为泥岩，平均厚度0.6 m. 基本底主要为粉砂岩，平均厚度为2.0 m，呈中厚层状，层理均匀。

矿山压力及岩层控制之7.采场岩层移动与控制

矿山压力与岩层控制——采场岩层移动与控制主讲：李成伟采场岩层移动与控制C ONTENTS 第七章岩层移动引起的采动损害概述1岩层控制的关键层理论2上覆岩层移动规律3工作面底板破坏与突水4岩层移动控制技术5一、岩层移动引起的采动损害概述我国煤矿90%以上是井工垮落法开采。

垮落法采煤，开采以后必然引起岩体向采空区移动，将造成采动损害及相关问题，主要表现为：（1）形成矿山压力显现，引起采场和巷道围岩变形、垮落和来压，需对采取支护措施维护采场与巷道的生产安全。

（2）形成采动裂隙，引起周围煤岩体中的水和瓦斯的流动，导致井下瓦斯与突水事故，需要对此进行控制和利用。

1.煤层开采产生的相关问题一、岩层移动引起的采动损害概述（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷，导致农田、建筑设施的毁坏，当地面潜水位较高时，地表沉陷盆地内大量积水，农田无法耕种村庄被迫搬迁，引发一系列环境、经济和社会问题。

（4）由于开采对围岩的破坏，为了保护矿井生产安全，需要留设大量的煤柱，我国煤炭采出率低。

一、岩层移动引起的采动损害概述2.煤矿绿色开采理念2016年3月，国家发改委、国家能源局联合印发2016-2030能源技术革命创新行动计划；在煤炭无害化开采技术创新方面提出绿色开发与生态矿山建设，重点在绿色高效充填开采、绿色高效分选、采动损伤监测与控制、采动塌陷区治理与利用、保水开采、矿井水综合利用及深度净化处理、生态环境治理等方面开展研发与攻关。

煤炭开采岩层移动排放水地表塌陷土地与建筑物损害瓦斯事故排放瓦斯污染环境地下水资源流失与突水事故煤与瓦斯共采保水开采充填开采排放矸石煤巷支护矸石井下处理煤炭地下气化占用农田污染环境绿色开采●“高效安全、高采出率、环境协调”绿色开采技术体系膏体材料充填超高水材料充填矸石干式充填一、岩层移动引起的采动损害概述●瓦斯抽采与利用被保护层组保护层地面钻井071421283504080120160200时间/d 抽采量/m 3/m i n20406080100抽采浓度/%抽采瓦斯量抽采瓦斯浓度远距离保护层开采（100～110m ）地面钻井抽采法一、岩层移动引起的采动损害概述一、岩层移动引起的采动损害概述●瓦斯抽采与利用压缩转运✓瓦斯发电✓瓦斯罐装利用一、岩层移动引起的采动损害概述●煤炭地下气化煤炭地下气化是指其不将煤炭采出地面，而将其在地下直接气化，即将地下煤炭通过热化学反应在原地转化为可燃气体的技术。

急倾斜煤层覆岩破坏规律

量向倾斜下方偏离，产生沿层面方向的分力，该力既作用于破断顶板自身之上，又通过顶板作用于工作面支护体之上;
(2)冒落后的顶板破断岩块不能在原地停留，从而形成对采空区沿倾斜方向的非均匀充填，改变了对顶板的支承和约束条件，使顶板破断运动复杂化，这种复杂的顶板运动方式使工作面支护体承受的荷载复杂化;
赵朔柱
开采初期，顶煤及直接顶相继垮落、滑移充填采空区，垮落的松散岩块以拱和拱壳的结构形式存在，拱壳的平衡是暂时的和有条件的，随着工作面的推进，基本顶悬露面积增大，当达到一定程度时，拱壳失稳，基本顶会沿倾斜和走向破断，沿倾斜形成弹性基础上的铰接岩块结构。
(4)底板滑移的前提条件是变形、破坏(底板膨出变形大到引发层状岩层裂断或支护系统阻力使厚度较大的岩层表面形成局部损伤)，只有大量变形而导致破坏后能够形成滑移体与滑移面的底板岩层才会出现滑移。当破坏出现在工作面倾斜方向的中部或上部区域且下部区域岩层完整性较好 (薄层与极薄层岩层组成的底板除外)，则破坏滑移区一般不会向下蔓延。但当该破坏区出现在工作面下部区域时，由于该局部破坏给上部底板岩层的滑移提供了空间，所以在外力的作用下，有可能导致破坏滑移区的扩大和蔓延。
(3)当煤层倾角超过35°时，破坏后的底板可能向下滑移，而使“R 一S一F”系统失稳，一旦支护系统失稳而失去对顶板的有效控制，则会进一步诱发顶板冒落，而冒落的进一步发展不但会给破断顶板的运动提供更大的空间，而且会使导致顶板破断岩块和支护体沿倾斜方向运动的作用力加大。
大倾角煤层走向长壁开采底板破坏滑移加剧了“支架一围岩”系统的不稳定性
(3)若底板分层明显，出现失稳变形的一般为靠近煤层的1-3分层，深部的底板岩层变形和移动特征不明显。若底板表面岩层被原生裂隙 (节理)或人为外力切割成“结构体+结构面”形态时，破坏和滑移沿 “结构面”发展;底板靠近煤层的分层中含有软弱夹层或分层间有较充足的水渗透时，底板的非稳态运动(破坏和滑移)沿该层面发展， “结构体”将逐步演变为滑移体，“结构面”将会单独或合并成为滑移面。

综放面顶板(顶煤)运移规律实测研究

, , + ,%5与巷道受工作面超前支承压力影响围岩变形剧烈区的范围基本一致 5 顶煤始动点的位置随着顶煤位置高度的增加而减小 6 即受工作面采动影响6 上位顶煤较下位顶煤运动滞后 5 7 + 8 + 9 顶煤基点位移速度在工作面煤壁前方 6 顶煤由于受纵向约束条件的限制 6 其运移主要表现为在支承压力作用下的水平挤压变形 : 在煤壁后方随着采煤机割煤6 下位顶煤在支架的反复支撑卸载作用下 6 纵向约束明显减弱6 顶煤运移主要表现为顶板断裂沉降引起的垂直运动5尽管顶煤运移量以煤壁为界前后方差异较大6 但单位推进的位移量差别不大 6 始动点至煤壁煤壁至顶煤冒落时为 * 为* + 1%%$ + ,%%$ %6 %6 说明顶煤在煤壁前方受工作面超前支承压力作用产生的水平变形速度与在煤壁后方的垂直沉降速度大致相同 6 顶煤的这种均匀变形与破坏对有规律地放煤是十分有利的 5 7 + 8 + 7 顶煤基点位移量实测顶煤基点从始动点至煤壁上方位移量平均为 ! 占总位移量的 1 顶煤基点从 , 2%%6 ! + / ;6 煤壁至支架后方冒落前夕位移量平均为 , -%%6 占总位移量的 ! 总位移量平均为 ! 1 + ) ;6 ) -%%5 顶煤始动点位置由于离工作面煤壁较远 6 受工作面超前支承压力作用的时间较长 6 累计顶煤位移量较大6 顶煤进入工作面控顶区上方后 6 其运动规律主要是破断煤块之间的垂直沉降 6 通过顶板运动和支
文章编号 ! " # # $ %& ’ ( $ ) ( # # ( * # ( %# # # + %# $

厚表土层薄基岩条件下分层开采覆岩破坏规律研究

下开采至关重要，定断裂带发育高度的方法通常确有经验公式、理论计算 … 、相似模拟＿等。笔者运用２Ｊ
实测和计算机模拟研究的方法，研究了厚表土层薄基岩条件下厚煤层分层开采时煤层顶板上覆岩层导水断裂带的发育高度以及覆岩破坏的规律。
明，随着工作面停采时间的增加，采动裂隙尤其是上部的微小裂隙将会部分闭合，致使导水断裂带发育高度降低；当基岩柱厚度较小时，导水断裂带发育高度也较小；同时厚煤层分层开采随分层数的增加，断裂带的高度增长幅度逐渐降低。关键词：岩；层开采；坏规律；覆分破导水断裂带中图分类号：Ｄ２Ｔ７５２Ｔ３；Ｄ４．文献标志码：Ａ文章编号：０８— ４５２１００２０１０４９（００）６— ００— ３
２１１月００年２
矿业安全与环保
第３７卷第６期
厚表土层薄基岩条件下分层开采覆岩破坏规律研究
陈学星刘伟韬张培森，，
（．东理工大学，东淄博２５；．东科技大学资环学院，东青岛２６１）１山山５￣０２山山６５０
的断裂带发育高度及覆岩变形破坏规律，当于上相部３煤层开采稳定以后，分层３下下煤层开采后的综合影响。
１工程概况
某矿主采煤层埋深２０ｍ，中仅表土层厚度就８其

综放工作面岩层移动及控制技术浅析

２０第５期０８年
能源技术与管理
３７
综放工作面岩层移动及控制技术浅析
李慧君张永将 Βιβλιοθήκη ，，峰高，猛ｔ（．１淮南矿业集团张集煤矿，安徽淮南２２０；．３０１２煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆４０３；００７３淮沪煤电有限责任公司丁集煤矿，．安徽淮南２２０）３０１
２综放采场岩层结构模型
２１顶煤破碎过程和特点．
顶煤自煤壁前方的完整煤体到由支架后方放出的散体煤，问经历了复杂的力学过程。一般认其为，是在支承压力、板回转和支架反复支撑顶煤顶
０引言
综采放顶煤采煤法是实现高产高效既经济又实用的有效途径，综放开采Ｔ艺的显著特点是一次采煤层厚度成倍增加，由此引起上覆岩层活
动及结构特点的变化。地表沉陷的剧烈增加对：
刚体，直接顶可简化为损伤或破碎体，直接顶给支架载荷同时传递老顶给支架的作用力。对此，专家
岩层结构的变化则直接影响到顶板结构的稳定性ｌ。由于对采场上覆岩层结构特点和矿压显现２］
承载特性，即关键层破断前以板的结构形式作为全部或局部岩层的承载主体，破断后形成的砌体梁结构继续成为承载主体。关键层的破断将导致
有一定指导意义
动，下位岩层呈明显的剥离特征，分层开采条件即下岩层结构形态发生了较大的变化。
１１上位岩层活动规律．

近水平煤层开采地表岩移特征分析

收稿日期：２０２１１２?０７作者简介：耿春喜（１９７５－），男，山西长治人，工程师，从事采煤掘进运输管理工作。

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０２２．０５．０２２近水平煤层开采地表岩移特征分析耿春喜（山西潞安集团左权阜生煤业有限公司，山西晋中　０３２６００）摘　要：针对某煤矿近水平煤层开采存在的地表岩移问题，采用现场监测的方法，对地表岩移特征进行了研究。

结果表明：沿走向与倾向两个方向的地表最大下沉量分别达４．５ｍ与３．５ｍ，沉降影响范围达１８０ｍ；沿走向与倾向两个方向的最大水平位移分别为２．７３ｍ与－２．１２ｍ，两侧巷道附近的地表水平移动值较大；巷道附近的倾斜值大于采区中部及采区两侧的倾斜值。

在后续井下开采过程中，需注意走向方向地表沉降发展特征，可能会出现多个沉降中心，应提前做好防范措施。

关键词：近水平煤层；监测；沉降；岩移中图分类号：ＴＤ３２５文献标识码：Ｂ文章编号：１００５２７９８（２０２２）０５?００７０?０２煤炭资源一直是我国能源结构中的主要组成部分，为经济发展起到了重要的带动作用［１］。

然而随着矿井开采的范围扩大，采动岩移问题日益突出［２－４］。

因此，对于岩层与地表移动特征的研究是安全开采和预留合理保护煤柱的必要保证［５－６］。

在这方面的研究中，杨树才［７］采用现场实测、理论分析方法对厚煤层开采引起的地表移动情况进行分析，指出在采面回采过程中地表移动变形呈现渐变趋势；李保学［８］采用快速静态法提高ＲＴＫ测量精度，解决了复杂区域煤矿开采工作面地表岩移观测的技术难题；相涛等［９］通过在地表布设岩移监测站，计算出了地表移动参数，并根据监测数据绘制的下沉曲线得到开采工作面的地表移动角值；张德民等［１０］通过观测与研究，揭示了在煤层埋藏浅、开采厚度大、推进速度快的开采条件下的地表下沉盆地的分布形态，为合理留设煤柱及指导地表搬迁提供了可靠依据。

为此，本文在上述研究成果的基础上，以某矿近水平煤层开采为工程背景，采用现场监测方法对开采过程中地表岩移特征进行了分析，为矿山安全高效开采提供借鉴与指导。

综放采场支承压力对覆岩裂隙发育规律的影响机理研究

２２数值模拟结果分析．
图１采动覆岩破断垮落情况
采动覆岩破断垮落情况见图１可以直观地看，
出，采动形成的压实区及裂隙区边界近似为梯形状，随着工作面推进，煤层上方的岩层不断垮落，最终形成一定范围的垮落带、断裂带和弯曲下沉带。数值模拟中不同推进距离与裂隙发育高度的拟合曲线见
测与理论的基础上研究了煤矿开采覆岩破坏与导水裂隙分布特征，提出 “ 三区 ” “ 三带 ”的观并横、竖点。“ 三带 ” 化及其特征在较大程度上是由于演采场支承压力变化所引起的，目前多采用理论分析、
计算模型沿水平方向取２０ｍ，垂直方向取４沿
１・２
２１年ｌ０２月１
矿业安全与环保
第３卷第６８期
１０ｍ，２煤层厚度１５ｍ。为了简化模型，网格划分在时对性质相近的岩层进行了合并处理，岩层之间加在
２１年１月０１２
矿业安全与环保
第３卷第６８期
综放采场支承压力对覆岩裂隙发育规律的影响机理研究
张胜田利军肖鹏，，
（．１山西省大同煤矿集团忻州窑矿，山西大同０７２；．３０１２西安科技大学能源学院，陕西西安７０５）１０４
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工作面推进距离／ｍＢ＼ｄ醛
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图２工作面推进距离与裂隙发育高度的关系

晋城矿区分层开采地表移动实测规律研究

收稿日期:2022-03-01作者简介:赵军伟(1987-),男,山西晋城人,工程师,从事矿山测量技术管理工作。

doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2022.07.013晋城矿区分层开采地表移动实测规律研究赵军伟(晋能控股煤业集团晋城煤炭事业部地质测量部,山西晋城　048000)摘　要:分层开采技术是矿区保护地表构建筑物的有效措施之一。

为获得晋城矿区分层开采条件下地表移动规律,采用实测方法对其展开研究。

通过分析观测数据,获得了2301工作面上、下分层开采的地表移动角量参数,开采沉陷预计参数。

分层重复开采条件下,复采下沉值提升量约为分层采厚的0.28倍,复采最大下沉速度约为初采的2倍,概率积分法预计参数中的下沉系数和主要影响角正切约为初采的1.28与1.37倍。

边界角、移动角增加,地表移动范围缩小。

本研究成果可为类似开采条件下的开采损害防护提供技术支持。

关键词:开采沉陷;重复开采;岩层移动参数;沉陷预计参数中图分类号:TD325 文献标识码:B 文章编号:1005-2798(2022)07-0048-03 重复开采是矿区较常见的生产方式,大量专家学者研究了其地表和岩层移动规律,取得了丰富成果。

康新亮等[1]以镇城底矿南六采区下组煤首采工作面为例,通过设立地表移动观测站,得到观测站所在的28620工作面重复采动的地表移动变形主要参数与规律。

胡青峰等[2]以塔山煤矿8103和8104工作面的地质采矿条件为工程背景,分析了两煤层重复开采时覆岩沉陷规律、离层发育规律、煤柱群垮塌规律以及地表塌陷规律,揭示了该地质采矿条件下覆岩与地表沉陷机理。

孙世国等[3]以马城铁矿为工程背景,采用有限元软件建立数值模型,研究多次重复开采影响下的覆岩移动规律及地表破坏范围。

夏景超[4]研究了多次重复开采对巷道安全的影响及其控制措施。

张阿鹏等[5]研究了重复开采下倾斜矿体覆岩非对称移动规律。

叶永芳等[6]研究了巨厚覆岩下矿产重复开采地表沉陷预测及其控制技术。

王庄煤矿大断面巷道的破坏特征及模拟分析

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

寺家庄煤矿15106采煤工作面覆岩裂隙“三带”规律研究

Vol. 30 ! No. 3Mar 2021第30卷第3期2021年3月中国矿业CHINA MINING MAGAZINE寺家庄煤矿15106采煤工作面覆岩裂隙“三带”规律研究余北建(阳泉煤业(集团)有限责任公司,山西阳泉045000)摘要：为研究寺家庄煤矿15106工作面回采过程中上覆岩层裂隙的动态发育规律，基于工作面覆岩地质条件，采用理论分析、数值模拟和相似模型实验的方法研究覆岩裂隙的发育，并划分“三带”。

依据矿业控制理论，得到垮落带高度为14.37〜17.25 m,裂隙带高度为54.8〜72.6 基于UDEC 软件，模拟得到 k 2石灰岩底板距离煤层顶板18 m 为跨落带高度，毗石灰岩底板距离煤层顶板66 m 为裂隙带高度&根据相似模型实验得到垮落带高度为18 m,裂隙带高度为64 理论分析、数值模拟和模型实验得到覆岩“三带”高度基本一致，以坚硬的石灰岩高度为准，确定垮落带高度18 m,裂隙带高度66 m,为高抽巷层位选取提供了一定的理论指导&关键词：覆岩；裂隙；UDEC 软件；相似模型；三带中图分类号：TD821 文献标识码：A 文章编号：10044051(2021)03019305Study on the “three zones ” of overburden fracture in the 15106 coalface of Sijiazhuang coal mineYU Beijian(Yangquan Coal Industry (Group ) Limited Liability Company ， Yangquan 045000， China )Abstract : In order to study the dynamic development law of overlying strata fissures during the miningprocessof15106 workingfaceinSijiazhuangcoalmine !basedonthegeologicalconditionsoftheoverlying strataoftheworkingfacetheoreticaldevelopmentnumericalsimulationandsimilarmodelexperimentsareusedtostudythedevelopmentofoverburdenfractureszones Accordingtothe miningcontroltheory the heightofcavingzoneis14 37-17 25 m !andtheheightoffracturedzoneis54 8-72 6 m Based on theUDEC software,the simulation results show that the k 2 limestone floor is 18 m from the roof of the coal seam and the height of the k 4 limestone floor is 66 m from the roof of the coal seam. According to thesimilarmodelexperiment !theheightofcavingzoneis18 m !andtheheightoffracturedzoneis64 m. Theoreticaldevelopmentnumericalsimulationandmodelexperimentsshowthattheheightof “threezones ” oftheoverburdenisbasica l ythesame.Basedontheheightofthehardlimestonetheheightofcavingzoneis18 m !andtheheightoffracturedzoneis66 m.Theresultsprovidesometheoreticalguidancefortheselectionofhighdrainagelanes.Keywords : overlying rock ； fracture ； UDEC software ； similar model ； three-zone传统“三带”理论认为1，工作面向前推进，顶板岩层悬露继而破坏垮落，在顶板垮落过程中，上覆岩层可形成垮落带、裂隙带和弯曲下沉带，三个岩层移动和变形各有特点的空间区域。

综放孤岛工作面开采矿压显现规律及围岩稳定控制

综放孤岛工作面开采矿压显现规律及围岩稳定控制摘要：针对深井孤岛工作面回采过程中矿压显现剧烈、围岩稳定控制难题。

以山西某矿孤岛工作面为研究背景，采用理论分析、数值模拟和现场实测的研究方法，分析孤岛工作面的回采过程中工作面及巷道围岩应力演化规律，阐明孤岛工作面开采矿压显现特征，提出围岩稳定控制方法并应用。

结果表明：①随3102孤岛工作面推进，其超前压力分布呈现为“T”型，工作面与采空区之间留设煤柱出现高应力集中，应力集中系数2.83。

②煤柱塑性区范围随开采不断增大，主要表现为剪切破坏，但煤柱内仍存在部分弹性区，支护控制的重点是三角区和超前应力叠加影响区。

③针对孤岛工作面采场围岩破坏特征，确定了爆破卸压和超前段巷道主动支护的协同控制方案，现场对所提出的围岩稳定控制方案进行应用，效果良好。

关键词：孤岛工作面；矿压显现；围岩控制；爆破卸压0 引言煤炭企业为解决矿井的采掘接续问题，降低工作面回采巷道的应力集中程度，常采用跳采的方式对煤炭资源进行开采，但跳采后会产生孤岛工作面。

据统计，大多数煤矿存在孤岛工作面[1-5]。

随着浅埋深、简单地质条件下煤炭资源开采殆尽，煤炭资源开采逐渐迈向深部、复杂的地质条件。

在复杂地质条件下孤岛工作面覆岩活化程度高、采场应力集中程度大、围岩破坏程度高、巷道围岩变形速度快，这些问题严重影响煤炭资源的安全高效生产。

近年来，国内外专家学者对此作了大量的研究，靳钟铭[6]等分别针对不同地质条件，提出了相应的“悬梁结构”和“薄板矿压理论“力学模型；方新秋等[7]基于浅埋煤层近距离工作面开采覆岩运动规律及控制技术进行了系统研究；屠洪盛等[8]通过理论分析、实验室模拟及现场调研等手段，针对大倾角厚煤层放顶煤开采矿压显现及覆岩运动规律进行了研究；陈勇等[9]基于理论分析和实验室模拟，建立了沿空留巷关键块结构稳定力学模型，理论计算了煤柱宽度与基本顶断裂线位置的关系；张益东等[10]基于薄板原理，分析探究了在均布载荷作用下工作面顶板的破断机理，并通过相似模拟和理论计算等手段研究了初次来压与周期来压阶段顶板变形规律。

某煤矿1303综放工作面开采覆岩破坏论证研究

１－２水文地质条件
１．２．３寒武系石灰岩含水层主要为灰岩和白云质灰岩，局部夹泥岩、砂质泥岩和粉砂岩。该层岩溶裂隙比较发育，溶洞成串珠状，其最大垂向高度为５．０ｍ。全井田３４个钻孔揭露，漏水点一般分布在一２００１１３水平以下，富水性中等，但不均一，一般该层的上段大于下段，单位涌水量０．０００５７～１．２５２Ｌ／ｓ・ｍ，渗透系数
能源技术与管理
２４
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２ — ９９４３．２０１３．０５００９
２０１３年第３８卷第５期
Ｖ０Ｉ＿３８Ｎｏ．５
ＥｎｅｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ
０．０００３６６～１４．８９１ｍ／ｄ。
１南中央采区地质及水文条件概述
１．１地质条件
０．３～０．３８Ｌ／ｓｏｅ，ｒ渗透系数２．４１６ｍ／ｄ，中、下部含水层之间的粘土隔水层分布不稳定，局部变薄或尖灭，故二者水力联系好口］。
１．２．２下元古界片麻岩含水层主要有片麻岩、角闪斜长片麻岩、混合岩及花岗片麻岩组成，与煤系地层呈断层接触，裂隙不发

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doi:10.3969/j.issn.1001-358X.2009.03.017王庄煤矿综放开采地表移动与覆岩破坏规律研究

靳苏平(潞安环保能源股份有限公司王庄煤矿,山西长治　046031)

摘要:通过对王庄煤矿6206工作面地表岩移规律和覆岩破坏规律的研究,揭示了该矿综采放顶煤条件下地表沉陷变形规律和覆岩破坏规律,为今后指导“三下”采煤及土地征迁赔偿等工作打下了良好的基础。关键词:综放开采;地表移动规律;覆岩破坏规律中图分类号:TD325 文献标识码:B 文章编号:1001-358X(2009)03-0042-02

近年来,王庄煤矿随着矿井生产规模的不断扩大和可采储量的日渐减少,建筑物下、水体下采煤问题日益突出。为掌握该矿综采放顶煤条件下地表移动和覆岩破坏规律,王庄煤矿结合6206工作面的开采,采用地表岩移观测站观测和地面打钻观测等方式,进行了比较系统的研究。1　地质采矿条件试验工作面6206面为62采区首采工作面,工作面走向长约1780m,倾向宽140～248m,开采二迭系山西组3#煤,煤层厚度为612～618m,煤层倾角2°～5°,煤层采深为302～330m,平均采深316m。采煤方法为走向长壁、后退式低位放顶煤一次采全高全部垮落综合机械化采煤法,平均推进速度7m/d左右,最大推进速度9m/d。6206工作面总体呈倾向南的单斜构造,所采3#煤厚度稳定,结构较简单,煤层上覆地层主要由砂岩、泥岩、砂质泥岩和第四纪表土层组成,其中第四纪表土层厚度15612m,约占覆岩总厚度的50%。直接顶主要为黑色泥岩,厚为111～1311m,平均711m,老顶为灰色细粒砂岩,厚度210～518m,平均厚度319m,直接底为黑色泥岩,厚度115～418m,平均厚度3115m,老底为砂岩,厚度018～410m。2　观测情况为了研究地表移动变形规律,采前在工作面上方设置了地表岩移观测系统,共布设了2条倾向观测线和1条走向观测线,工作测点间距20m左右,每条观测线一端均设控制点3个,点间距45m,共布工作测点125个,控制点9个,测线总长度为3003m。从2007年12月至2008年11月共进行了4次全面观测、8次加密水准测量,取得了宝贵的观测资料。为了研究覆岩破坏与导水裂缝带发育规律,王庄煤矿采用地面钻孔进行了“两带”高度观测。具体在距工作面开切眼450m以外靠近工作面上、下边界及中部共施工了三个钻孔(编号K1、K2、K3),

于2008年8月11日至10月19日完成了施工和观测任务,钻孔总进尺764198m,并对部分钻孔取芯做了岩石物理力学试验。

3　地表移动规律311　岩移参数通过对观测资料的综合整理和分析,采用曲线拟合法,进行了求参计算,求出了利用概率积分法进行预计时所需的主要参数,见表1。同时,利用实测资料求出了上山、下山方向的边界角、移动角,见表2。表1　地表移动预计参数下沉系数q拐点偏移距s主要影响角正切tgβ影响传播角系数K水平移动系数b

01780111H2150130126表2　岩层移动的边界角、移动角边界角(°)移动角(°)β0γ0βγ

64616870312　动态地表移动规律为了研究采动过程中地表移动规律,选择位于采空区中央、下沉值最大的22号点进行分析,

绘制了22号测点的地表下沉速度及下沉曲线图,

见图1。24

第3期2009年6月矿　山　测　量MINESURVEYING No13Jun12009图1　走向观测线22测点地表下沉、下沉速度图由实测曲线可以看出,地表移动的初始期很短,

为9天左右;活跃期持续时间约为2个月,在工作面通过22号点30m后,地表下沉速度达到最大,最大下沉速度值为9310mm/d。根据实测资料求取了地表最大下沉速度计算公式:

Vmax=KCH0Wmax

式中:K———下沉速度系数,取1192;

C———工作面推进速度(m/d);

———工作面平均采深(m);

Wmax

———地表最大下沉值(mm)。313　地表移动特点对照一般条件下地表移动规律,6206面综放开采条件下地表移动变形具有如下特点:(1)地表移动与变形剧烈且集中。由于煤层上覆地层中第四纪黄土层厚度大,约为15612m,占上覆地层总厚度的50%左右,地表沉陷变形呈现厚松散层的特征,采动影响快速传递到地表。地表移动的初始期很短,活跃期也明显缩短,地表下沉速度较大。(2)下沉系数偏大。地表下沉系数的大小与上覆岩层的性质和开采方法密切相关,煤层上覆地层中,第四系表土层约占总厚度的一半以上,本身难以起到有效控制地表沉陷变形的作用;综采放顶煤,开采强度大,使得覆岩破坏非常严重,上覆岩层中的关键层很难起到控制作用。(3)地表下沉盆地陡峭。在拐点内侧地表下沉值较大,曲线较陡,在拐点以外沉陷变形曲线收敛较慢。边界角、移动角较大,主要影响角正切tgβ偏大。(4)在工作面前方动态拉伸区出现的动态裂缝,间隔约为6～10m,裂缝宽度一般10～30mm,工作面推过后,裂缝逐渐闭合消失。在工作面两侧边界附近出现永久裂缝,裂缝方向与采空区边界方向基本一致,宽度一般20～40mm。4　覆岩破坏规律411　两带发育高度根据现场实测资料,经综合分析三个钻孔的冒落带、导水裂缝带高度实测结果如下:(1)导水裂缝带高度K1孔,煤层有效采厚519m,导水裂缝带高度为114167m,裂高采厚比为19144。K2孔,煤层有效采厚512m,导水裂缝带高度为102127m,裂高采厚比为19167。K3孔,煤层有效采厚517m,导水裂缝带高度为114187m,裂高采厚比为20115。上述观测结果说明,在综放工作面一次采全厚条件下的导水裂缝带发育规律,与国内在水体下采煤“两带”观测中所取得的导水裂缝带发育的最大高度与煤层初次一次采厚成正比的规律是相近的。(2)冒落带高度K1孔因为套管变形,孔深未钻到位,所以未探测到冒落带。

K2孔冒落带高度为19135m,冒高采厚比为3172。K3孔冒落带高度为35170m,冒高采厚比为6126。由于工作面推过钻孔距离较大,工作面中间冒落岩层容易压实,冒高偏小,而边界冒落岩层由于煤壁的支撑作用不容易压实,其冒高偏大。412　导水裂缝带最大高度计算根据上述导水裂缝带高度观测结果,并结合五阳煤矿分层综采条件下导水裂缝带高度观测结果,

求取了本矿区开采3#厚煤层预测煤层采后导水裂缝带最大高度的经验公式:

Hli=20122Mn+10

式中:M———煤层有效采厚,m;

n———同一煤层开采分层数,分层开采顶分层取1,底分层取2;综放开采取1。

5　小　结通过对王庄煤矿6206工作面地表移动规律和覆岩破坏规律的观测和研究,揭示了本(下转第92页)

第3期靳苏平:王庄煤矿综放开采地表移动与覆岩破坏规律研究 2009年6月提高学生毕业生设计的质量,我们每年走访大量测绘单位,了解各单位工作情况和内容,收集大量原始资料,归纳出若干毕业生设计题目。毕业生设计开始时,将所有毕业生设计题目公布,学生根据自己情况自由选题,已经签订单位的学生基本选择与本单位工作内容相近的题目。在毕业生设计过程中,指导老师按下达的毕业生设计任务书分阶段进行检查指导,包括实验内容设计合理性,实验结果准确性及理论推导正确性等,掌握学生的设计进度和质量。学生毕业设计完成后还要进行答辩,只有认真完成设计任务书各项内容的学生才可以参加毕业答辩;只有通过毕业答辩的学生才可以毕业。毕业答辩前答辩教师要阅读每个学生的毕业生设计内容,在学生答辩中要解答教师提出的5-10个针对其设计内容的相关问题。每届毕业的学生都说毕业设计非常难,不亲自认真完成,不可能通过。通过这样的毕业设计环节,使学生综合运用所学知识完成具体工作内容,是对学生综合能力的一次提升,也是对学生综合能力的一次检验。由于学生的毕业设计题目全部来自于生产一线,对学生后来工作也很有帮助。一次,一个学生来电话说了这样一件事,他刚到单位不久,正赶上一个项目前期工作,主要技术人员忙不开,领导就让他先做设计的前期准备工作,他发现该工程的内容与毕业设计内容相似,就按毕业设计的基本套路再参考该单位其他设计格式把整个设计基本完成了,等那位负责该工作的技术人员看了他的设计后连声称赞,只进行很小的改动就上交了。单位领导还经常用这件事教育其他年轻同志。3　结　语测绘工作要求作业人员既要工作细致认真,又要求作业人员互相协作,具有团体工作的特点,对作业人员各方面要求都比较高。我校为了使大学生毕业上岗后能很快适应工作环境,结合生产一线的要求来培养学生,创造条件让学生了解实际工作状况,

同时培养学生的探索精神,团结协作精神,勤奋思考的好习惯,不断探索适合测绘专业人才培养的教学模式,更好地提高学生综合能力。

参考文献:

[1]　高玉娟1大学生的综合能力培养[J]1教书育人,2003(22)44-451

[2]　李志1当代大学生挫折承受能力及培养模式[J]1黑龙江高教研究,2004(1)1[3]　傅维利,陈静静1国外高校学生实践能力培养研究[J]1教育科学,2005(1)1

[4]　张彦廷1浅谈大学生毕业设计阶段综合实践能力的培养[J]1中国校外教育,2008(1)1[5]　张凤林1在理论和实践教学中培养和提高大学生综合能力的思考[J]1广东工业大学学报(社会科学版),

2008(1)1

作者简介:徐茂林(1964-),汉族,山东青岛人,1988年毕业于中南大学工程测量专业,硕士,副教授,硕士研究生导师,

从事“测绘工程专业数字化测量、矿山测量、空间定位技术、精密工程测量技术”的教学和科研工作。

(收稿日期:2009-02-20)

(上接第43页)矿井综采放顶煤条件下地表移动规律和覆岩破坏规律,为今后指导“三下”采煤工作打下了良好基础,也为其它类似条件矿区提供了典型经验,具有重要的意义。

参考文献:

[1]　建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[S]1北京:煤炭工业出版社,20001

[2]　何国清,杨伦,凌赓娣等1矿山开采沉陷学[M]1徐州:中国矿业大学出版社,19941

作者简介:靳苏平,男,工程师,1996年毕业于桂林工学院测量工程专业,现在潞安环保能源股份有限公司王庄煤矿地测科从事测绘技术工作。

(收稿日期:2009-02-16)

第3期矿　山　测　量 2009年6月