顶板导水裂隙高度随采厚的台阶式发育特征

王晓振, 许家林, 韩红凯, 鞠金峰, 李全生, 邢延团, 曹志国

王晓振, 许家林, 韩红凯, 等. 顶板导水裂隙高度随采厚的台阶式发育特征[J]. 煤炭学报, 2019, (12). DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.SH19.1152
引用本文: 王晓振, 许家林, 韩红凯, 等. 顶板导水裂隙高度随采厚的台阶式发育特征[J]. 煤炭学报, 2019, (12). DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.SH19.1152
WANG Xiaozhen, XU Jialin, HAN Hongkai, et al. Stepped development characteristic of water flowing fracture height with variation of mining thickness[J]. Journal of China Coal Society, 2019, (12). DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.SH19.1152
Citation: WANG Xiaozhen, XU Jialin, HAN Hongkai, et al. Stepped development characteristic of water flowing fracture height with variation of mining thickness[J]. Journal of China Coal Society, 2019, (12). DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.SH19.1152

顶板导水裂隙高度随采厚的台阶式发育特征

Stepped development characteristic of water flowing fracture height with variation of mining thickness

  • 摘要: 传统导水裂隙发育高度预计方法对顶板岩性进行均化,忽略了具体条件关键层结构差异所造成的影响,认为导水裂隙的发育高度随采厚是呈线性增大的,有时会导致较大的判别误差。针对该问题,采用理论分析、现场探测等方法,研究了关键层结构影响下顶板导水裂隙发育高度随采厚的变化特征。结果表明,导水裂隙的发育高度同时受到采厚和覆岩关键层结构的影响。在覆岩关键层结构的控制作用下,导水裂隙的发育高度随采厚呈现台阶式突变而非连续的近线性变化。关键层厚度及其所控制的岩层厚度越大,导水裂隙高度随采厚变化时的台阶落差越大,突变越明显。一定关键层结构条件下,如果采高变化范围没有超出导水裂隙高度产生台阶的范围,则采高变化并不导致导水裂隙高度的变化,也就是说此时降低采高并不能减少导水裂隙高度,增加采高也并不会增大导水裂隙高度。研究结果得到了亭南煤矿导水裂隙高度实际探测结果的验证,在二盘区206工作面开采条件下,采厚7.5和9.0 m时对应的导水裂隙高度分别为140.2和148.3 m,均发育至宜君组底界,采厚在一定范围增加并未引起导水裂隙高度的明显变化,该工作面在保证导水裂隙高度不明显增大的前提下,最大采厚理论上可以达到14 m。基于研究成果形成了考虑关键层结构的洛河组砂岩含水层下合理采厚确定方法,指导了亭南煤矿二盘区综放工作面洛河组砂岩水防治实践。根据亭南煤矿207工作面附近钻孔柱状的关键层结构,以导水裂隙高度不直接沟通洛河组为限,提出207工作面在设计采厚7.5 m基础上,可以将顶煤全部放出的方案。工作面实际总采厚平均达9.0 m,多放顶煤1.5 m,顺利多回收煤炭资源约71万t,有效提高了采出率。
    Abstract: The traditional predicting method of water flowing fracture height sometimes makes some discriminating errors because of its homogenization classification of roof lithology,its ignorance of the influence of different key stratum structure,and near-linear relationship between mining thickness and height of water flowing fracture based on the tra- ditional formula. In this study,the variation characteristics of water flowing fracture with changing mining thickness were investigated by way of theoretical analysis and engineering detection. Results showed that both mining thickness and key stratum structure could influence the height of water flowing fracture,which showed a stepped development characteristic but not continuous or even near-linear variation when mining thickness changed. The thicker the key stratum and the layer it controlled was,the larger the drop height was,and the more obvious the mutagenicity the height of water flowing fracture was. According to some key strata structures with certain characteristic,the height of water flowing fracture wouldn’ t change with changing mining thickness if the changed ranges of mining thickness didn’t exceed the drop height range of water flowing fracture. Namely,the decrease of mining thickness couldn’ t re- duce the height of water flowing fracture,and vice versa. The research results were verified by the engineering detec- tion result obtained from Tingnan coal mine. The height of water flowing fracture was 140. 2 m and 148. 3 m with the mining thickness 7. 5 m and 9. 0 m respectively in No. 206 working face,and the fracture have both reached the bot- tom of Yijun aquifer. These results convincingly proved that the increase of mining thickness in a certain range did not significantly change the height of water flowing fracture. On the premise that the height of water flowing fracture didn’ t increase obviously,the maximum mining thickness could be increased to 14 m theoretically in the mining condition of No. 206 working face. Determination method of reasonable mining thickness using fully mechanized top-coal caving mining method under aquifer should be pro-posed,and then guided the practice of preventing roof water disaster at Tingnan coal mine. According to the characteristic of key stratum structure in No. 207 working face,the scheme that the top coal could be entirely mined out was proposed. Finally,the actually total mining thickness of No. 207 working face was 9. 0 m and about 710 thousand ton of additional coal was mined,and the coal recovery rate was effectively im- proved.
  • 期刊类型引用(35)

    1. 梁庆华,丁相军,刘广亮,刘志成,王春源,张桓. 基于孔中瞬变电磁法的井下覆岩导水裂隙带发育高度研究. 煤矿安全. 2025(01): 180-187 . 百度学术
    2. 许家林,朱卫兵,轩大洋,王晓振,秦伟,金洪伟,鞠金峰,胡国忠,谢建林,屈庆栋,吴仁伦,汪锋,何昌春,李竹. 岩层控制的全柱状学术思想与实践. 煤炭学报. 2025(01): 166-179 . 本站查看
    3. 王孝坤,郑禄林,兰红,谢红东,田友稳,胥进. 基于LDA-RBF及综合赋权法的顶板突水危险性评价. 煤矿安全. 2024(04): 187-196 . 百度学术
    4. 孙斌杨,袁亮,张平松,吴荣新. 巨厚砾岩下采场覆岩运移与离层演化的光-电感知试验研究. 中国矿业大学学报. 2024(05): 977-992 . 百度学术
    5. 吴访,苏士杰,姜坤,郝英豪,王超勇. 葫芦素煤矿上覆岩体运移规律及“上三带”发育高度. 中国矿业. 2024(S2): 283-288 . 百度学术
    6. 杨洋,陈芳玲,方超. 基于层次分析法的煤层顶板含水层富水性评价——以淮南煤田刘庄煤矿1煤顶板为例. 宿州学院学报. 2024(09): 45-49 . 百度学术
    7. 张村,任赵鹏,李全生,郭俊廷. 煤矿开采覆岩拱壳结构演化及其控制研究进展. 绿色矿山. 2024(04): 357-367 . 百度学术
    8. 葛阳,王航龙,李克钢,李傲. 基于FLAC~(3D)的极近距离采空区覆岩垮落规律数值模拟研究. 中国矿业. 2023(02): 97-103 . 百度学术
    9. 张村,任赵鹏,兰世勇,方尚鑫,芦佳乐,乔元栋. 煤矿开采损伤数值模拟量化表征与应用. 矿业科学学报. 2023(03): 398-408 . 百度学术
    10. 高超,秦胜君,安守学,牛淑敏. 基于三维电阻率反演技术的采动覆岩“两带”发育特征研究. 山西煤炭. 2023(01): 109-118 . 百度学术
    11. 郭瑞瑞,郑凯歌,席杰,王泽阳. 煤层群开采覆岩运移规律及“三带”高度确定. 煤矿安全. 2023(08): 106-117 . 百度学术
    12. 冯博. 桑树坪二号井巷道支护参数优化关键技术. 煤炭科技. 2023(05): 170-175 . 百度学术
    13. 徐祝贺,李全生,张国军,杨英明,孙长斌. 神东矿区多煤层开采覆岩破坏及导水裂隙带高度特征研究. 采矿与岩层控制工程学报. 2023(06): 71-81 . 百度学术
    14. 余伊河,马立强,张东升,苏发强,王文. 长壁工作面采动覆岩层理开裂机理及侧向裂隙发育规律. 煤炭学报. 2023(S2): 527-541 . 本站查看
    15. 程磊,罗辉,李辉,张玥. 近年来煤矿采动覆岩导水裂隙带的发育高度的研究进展. 科学技术与工程. 2022(01): 28-38 . 百度学术
    16. 李星亮,黄庆享. 水体下特厚煤层综放开采导水裂隙带高度发育特征研究. 采矿与安全工程学报. 2022(01): 54-61 . 百度学术
    17. 曹始友,董方营,陈大林,张历峰,徐德宝,王松,王鹏,尹会永,郑永杰. 滕州矿区3~#煤综放开采顶板导水断裂带高度预测模型. 煤矿安全. 2022(03): 236-242 . 百度学术
    18. 张村,任赵鹏,韩鹏华,何祥,陈见行,郭亮. 西部矿区厚基岩特大采高工作面导水裂隙带发育特征. 矿业科学学报. 2022(03): 333-343 . 百度学术
    19. 张鹏飞,赵同彬,马兴印,傅知勇,田秀国,李占海. 矸石充填开采顶板裂隙分布及演化特征分析. 岩石力学与工程学报. 2022(05): 969-978 . 百度学术
    20. 张玉军,申晨辉,张志巍,李友伟. 我国厚及特厚煤层高强度开采导水裂缝带发育高度区域分布规律. 煤炭科学技术. 2022(05): 38-48 . 百度学术
    21. 王红胜,张胜伟,李斌,李磊,郭卫彬,肖双双. 近距离煤层群综放开采覆岩导水裂隙发育规律. 西安科技大学学报. 2022(04): 629-636 . 百度学术
    22. 魏世荣,赵延林,戚春前,唐世斌. 多煤层开采导水裂隙带发育与覆岩破坏高度规律. 湖南科技大学学报(自然科学版). 2022(02): 18-26 . 百度学术
    23. 余学义,穆驰,李剑锋. 孟巴矿强含水体下分层开采覆岩导水裂隙带发育规律. 煤炭学报. 2022(S1): 29-38 . 本站查看
    24. 王双明,魏江波,宋世杰,王生全,孙涛. 黄河流域陕北煤炭开采区厚砂岩对覆岩采动裂隙发育的影响及采煤保水建议. 煤田地质与勘探. 2022(12): 1-11 . 百度学术
    25. 杨科,刘文杰,焦彪,张庆贺,刘帅,张寨男. 深部厚硬顶板综放开采覆岩运移三维物理模拟试验研究. 岩土工程学报. 2021(01): 85-93 . 百度学术
    26. 王有建,涂敏. 特厚煤层开采顶板突水危险性预测及防治措施. 中国矿业. 2021(04): 109-114 . 百度学术
    27. 赵春虎,王皓,靳德武. 煤层开采覆岩预裂–注浆改性失水控制方法探讨. 煤田地质与勘探. 2021(02): 159-167 . 百度学术
    28. 李全生,鞠金峰,曹志国,许家林,赵富强,王晓振. 采后10 a垮裂岩体自修复特征的钻孔探测研究——以神东矿区万利一矿为例. 煤炭学报. 2021(05): 1428-1438 . 本站查看
    29. 娄高中,谭毅. 基于PSO-BP神经网络的导水裂隙带高度预测. 煤田地质与勘探. 2021(04): 198-204 . 百度学术
    30. 吕玉广,乔伟,程建远,崔平. 采后覆岩分带模型及工程意义探讨. 煤田地质与勘探. 2021(05): 147-155 . 百度学术
    31. 曹健,高斌,黄庆享. 长壁工作面开采上行裂隙混合型裂纹扩展机理. 煤矿安全. 2021(12): 188-193 . 百度学术
    32. 黄丹,陈何,郑志杰. 基于空隙量守恒的覆岩裂隙带发育高度模型. 黄金科学技术. 2021(06): 843-853 . 百度学术
    33. 郭昌贵,徐耀,唐永劲,覃瑶,许猛堂. 沟谷地形下煤炭资源开采覆岩导水裂隙发育规律模拟研究. 能源与环保. 2020(08): 183-186 . 百度学术
    34. 张玉军,张志巍. 煤层采动覆岩破坏规律与控制技术研究进展. 煤炭科学技术. 2020(11): 85-97 . 百度学术
    35. 霍瑜剑,魏勇齐. 煤矿垂向导水通道探测技术研究. 冶金管理. 2019(23): 36-39+48 . 百度学术

    其他类型引用(33)

图(10)
计量
  • 文章访问数:  889
  • HTML全文浏览量:  2
  • PDF下载量:  279
  • 被引次数: 68
出版历程
  • 网络出版日期:  2023-04-10
  • 发布日期:  2019-12-30

目录

    /

    返回文章
    返回
    x 关闭 永久关闭