厚松散含水层下重复采动覆岩破坏规律分析.pdf

文档介绍：第!" 卷第! 期矿业工程研究'()*!" +(*!
%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%
!#$! 年%& 月!"#$%&'(#)"#$$%"#)*$+$&%,- ,-.*!#$!
!
厚松散含水层下重复采动覆岩破坏规律分析
许文松!常聚才
!安徽理工大学能源与安全学院"安徽淮南!3!####
摘%要!在厚松散含水层下采煤时!由于含水层可传递上覆表土层的载荷!导致工作面容易产生溃砂#突水事故*为了避免在回
采过程中发生溃砂#突水事故!结合朱仙庄煤矿 8&6 工作面的实际条件!建立复合隔水关键层的力学模型!采用数值模拟对厚松散
含水层下特厚煤层分别在上分层!*2!3*#!3*2!6*# =综采#下分层&*2!&*#!2*2!2*# =综放和一次性全厚放顶煤进行开采!确定安
全开采的方案*研究结果表明$在上分层为 3 =下分层& 综放时!裂缝带发育的高度最低#覆岩破坏的最终形态最缓和!在工作面回
采过程中最为安全*
关键词!松散含水层"隔水关键层"导水裂隙高度"数值模拟
中图分类号!458!3*6M%%%文献标识码!/%%%文章编号!$&"6 728"&"!#$!##! 7##!3 7#6
%%我国的华东&华北地区普遍存在第四纪&第三纪松平均厚约为!6& ="在垂直方向上存在 6 个含水层组"
散含水覆盖层"受其影响"煤层顶板采动裂隙分布及其 3 个隔水层组*其中"三隔主要由粘土&砂组成"厚度平
演化过程具有复杂性和多样性"为煤层的安全高效开均为"2 ="且分布稳定** 四含+ 岩性由半胶结砂和粘
采提出了新课题*在两淮地区"新生界松散层底部含水土夹砾石组成"砾石成份以灰岩为主"砂砾次之"含粘
层是厚松散含水层下煤矿开采的主要充水水源之一" 量较高"颗粒组成不均匀"级配良好"渗透性能差*
尤其是松散层下部的含水砂砾层"同矿井安全开采密.*0/复合隔水关键层的力学模型与分析
切相关$$ 73% * $*!*$%力学模型
1建筑物&水体&铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开根据现场覆岩结构"对力学模型进行简化如下'
采规程2由于采深较浅"松散含水层富水性较弱"含水层!$#采用力学平面应变理论分析模型(!!#将模型中的
水头压力较小"松散层底部具有一定厚度的黏土隔水不同岩性的岩层分为! 类'一类为坚硬岩层"另一类为
层"基岩风化带基本上是隔水的"在设计防水安全煤岩软弱岩层*假设各种坚硬岩层的几何参数和岩性是相
$6%
柱时一般不考虑含水层水头压力问题*因此"在现实同的'泊松比为+G"弹性模量为/G(各软弱岩层的几
的生产中就产生了矿井异常突水事故*例如"安徽省宿何参数和岩性是相同的'泊松比为"弹性模量为/A(各
南矿区的祁东煤矿"在最小防水煤柱垂高较原设计大 3 个岩层的厚度均为 L *!3# 复合隔水关键层的上部的
=条件下"首采工作面发生十分罕见的异常突水事故* 水压和覆岩压力为均布载荷"集度为 C(!6# 两端为固
支*其简化力学模型如图$ 所示'上表面受均布载荷作
$%上覆岩层地质特征
用的两端固支梁"跨度为工作面推进距> "横截面的高
通过勘探资料表明"华中地区宿州煤田的朱仙庄度为 2L "从下往上分别为软岩&硬岩&硬岩&硬岩&软
煤矿"矿井南部的