急倾斜煤层开采覆岩变形分析及其应用-煤炭学报.PDF

　第３４卷第３期 煤　　炭　　学　　报 Ｖｏｌ．３４　Ｎｏ．３　 　２００９年 ３月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹ Ｍａｒ．　 ２００９　 　　文章编号：０２５３－９９９３（２００９）０３－０３２０－０５ 急倾斜煤层开采覆岩变形分析及其应用 １，２ １ １，３ ２ ２ ２ 马亚杰 ，武　强 ，洪益清 ，郭立稳 ，田洪胜 ，张丽阁 （１中国矿业大学 （北京）水害防治与水资源研究所，北京　１０００８３；２河北理工大学 资源与环境工程学院，河北 唐山　０６３００９；３开滦 （集团）有限责任公司，河北 唐山　０６３０００） 摘　要：分析了碎屑结构煤系地层岩体变形破坏的岩体力学特征及断裂带导水机理，认为岩体体 ３Ｄ 积扩容是工作面顶板破坏内导水性增强、形成导水断裂带的根本原因．应用ＦＬＡＣ 模拟分析了 连续介质、大变形条件下急倾斜特厚煤层开采引起的覆岩体积应变分区特征，分为连续介质条件 下的内部塑性破坏－压缩区、扩容区及外部弹性压缩区．依据垮落带形成过程中的体积变化特 征，将连续介质条件下获得的内部塑性破坏－压缩区划为垮落带；扩容区划为断裂带；以分隔扩 容区与外部弹性压缩区的体积应变０等值线最大高度确定防水煤柱高度．此方法应用于开滦赵各 庄２１３７急倾斜特厚煤层开采工作面，确定上部防水煤柱高度为６３８ｍ． 关键词：急倾斜煤层；垮落带；导水断裂带；防水煤柱高度；体积应变 中图分类号：ＴＤ８２３２１３　　　文献标识码：Ａ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｏｖｅｒｉｎｇｒｏｃｋｍａｓｓｅｓａｓｍｉｎｉｎｇｓｔｅｅｐｉｎｃｌｉｎｅｄ ｃｏａｌｓｅａｍａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ １，２ １ １，３ ２ ２ ２ ＭＡＹａｊｉｅ ，ＷＵＱｉａｎｇ，ＨＯＮＧＹｉｑｉｎｇ ，ＧＵＯＬｉｗｅｎ，ＴＩＡＮＨｏｎｇｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＬｉｇｅ （１ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｎｅＷａｔｅｒＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ＆ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ　 １０００８３，Ｃｈｉｎａ；２ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｎｇｓｈａｎ　０６３００９，Ｃｈｉｎａ；３Ｋａｉｌｕａｎ（Ｇｒｏｕｐ） Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔａｎｇｓｈａｎ　０６３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｅｃｈａｎｉｃｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｖｅｒｉｎｇｒｏｃｋｍａｓｓｅｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｗｈｉｃｈａｓｃｏａｌｍｅａｓｕｒｅｓｓｔｒａｔａａｎｄｗｉｔｈ ｆｒａｇｍｅｎｔｔｅｘｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｄｚｏｎｅ．Ｉｔｗａｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｄｉｌａ ｔｉｏｎｗａｓｒｅａｌｌｙｉｎｃｈａｒｇｅｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｄｚｏｎｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｂｉｌｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅａｎｄｗａｔｅｒｆｌｏｗｉｎｇｆｒａｃｔｕｒｅｄｚｏｎｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎ ｗｏｒｋｆａｃｅｒｏｏｆ．Ｏｎｔｈｅａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｉｎｕｕｍ，ｔｈｅｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｓｔｒａｉｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒｏｃｋｍａｓｓｅｓｃｏｖｅｒｉｎｇｏｎｔｈｅ