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变形分析法在计算覆岩导水裂缝带高度的应用.pdf
2012 年 1 月
煤炭工程 团J~噩噩噩噩
变形分析法在计算覆岩导水裂缝带
高度的应用
范志胜
(中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司，陕西西安 71∞75)
摘 要:水体下采煤安全性分析主要在于对煤层下覆岩导水裂缝带高度的确定，变形分析方
法是根据工作面推进过程中引起的上覆岩层水平拉伸变形的大小，结合该岩层的力学性质来判断
该层是否导水，从而确定导水裂缝带的顶点。通过泾河下特厚煤层综放试验研究成果验证其可
行性。
关键词:导水裂缝带;变形分析法;岩层荷载计算
中圄分类号: TD82; TD741 文献标识码:A 文章编号: 1671 -0959(2012)SI -0097 -03
我国水体下采煤，不仅解放了大量水下煤炭资源，还 以用固支梁力学模型来分析水平拉伸变形，如图 1 所示。
获得了丰富经验，形成了一套具有我国特点的水体下采煤
理论体系。该理论体系从分析水体类型、特征、赋存条件
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及上覆岩层的水文地质条件、地层结构人手，并根据地质
电
采矿条件预计覆岩垮落带、导水裂缝带的高度。泾河下特 x
\ N
岳
厚煤层综放试验研究项目，重点研究内容是8 煤层开采后
覆岩破坏冒裂带高度。为了获得导水裂缝带最大高度，
L/2 • Ll2
不仅采用现场实测的方法，还通过变形分析计算的方法，
理论计算分析出覆岩导水裂缝带高度。
图 1 固支梁力学模型
1 变形分析方法的原理
设其挠曲方程为:
采用变形分析方法确定导水裂缝带的顶点。变形分析 w = r = a (1 +∞s 于)+a (I+cω牛)
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法以前在采矿界只被用于煤层开采后引起的地表及地面建
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(构)筑物破坏的研究。水体下采煤实践表明，软弱岩层较 +…a ( 1 + cos \~，. i I-~) (1)
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坚硬岩层更能承受较大的水平拉伸变形，在基岩被一定厚
则满足边界条件:
度的松散层覆盖或基岩内部的岩体处于三向应力状态时，
甜 ipOJ|ht=0，去 1 ， =0 = 0 ，去 lpt=0
与地表岩体的双向应力状态不同。所以二者破坏的临界值
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