叠加开采顶板覆岩变形破坏研究-工程地质学报.pdf

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ　　 工程地质学报　　１００４－９６６５／２００８／１６（Ｓｕｐｐｌ．）００８８０５　 叠加开采顶板覆岩变形破坏研究 孙如华　李文平 李小琴 （中国矿业大学资源学院　徐州　２１１００８） 摘　要　叠加开采煤层顶板覆岩破坏较单层开采复杂，为了掌握其发育规律，作者通过顶板工程地质特征结合井中测流、钻 孔电视实测分析，利用离散单元法模拟煤层在叠加开采过程中顶板变形破坏，从而对顶板覆岩在采动过程中的离层裂隙空间 分布等特征进行研究，总结出叠加开采覆岩变形破坏的规律，从而可以有效地指导叠加开采煤层顶板防治工作。 关键词　叠加开采　覆岩　离散元　离层 ＳＴＵＤＹＯＮＤＥＦＯＲＭＡＴＩＯＮ－ＦＡＩＬＵＲＥＯＦＯＶＥＲＢＵＲＤＥＮＳＴＲＡＴＡＯＦ ＯＶＥＲＬＡＰＰＩＮＧＭＩＮＩＮＧ ＳＵＮＲｕｈｕａ　ＬＩＷｅｎｐｉｎｇ　ＬＩＸｉａｏｑｉｎ （ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１００８） Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｆａｉｌｕｒｅｏｆｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎｓｔｒａｔａｏｆｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｍｉｎｉｎｇｉｓｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘｔｈａｎｃａｖｉｎｇｏｆｍｏｎｏ ｌａｙｅｒ．Ｏｎｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｇｅｔｔｉｎｇｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｌａｗ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｗｏｒｋｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎｓｔｒａｔａｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｉｔｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆｗｅｌｌ－ｍｅａｓｕｒｅｄａｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ，ｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｆａｉｌｕｒｅｏｆｒｏｏｆｏ ｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｆａｃｅｗｉｔｈｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ．Ａｎｄｗｅｃａｎｏｂｔａｉｎｔｈｅｌａｗｓｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｆａｉｌｕｒｅｏｆｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎｓｔｒａ ｔａｏｆｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｍｉｎｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｇｕｉｄｅｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｒｏｏｆｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｗｏｒｋ．Ｏｆｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｍｉｎｉｎｇ，Ｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎｓｔｒａｔａ，Ｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ，Ｓｅｐａｒａｔｅｌａｙｅｒ 层为７、８、９和１０煤。矿井主要充水水源为第四含 １ 引　言 水层水和主采煤层顶底板砂岩裂隙水、灾变水源为 太原组灰岩含水层水。 目前为止，国内外尚没有学者对叠加开采顶板 ２００５年５月，７煤 ７４５工作面推进到约 １５０ｍ 变形破坏进行研究。现场实测资料显示，叠加开采 时，发生顶板突水，瞬间淹没工作面及附近所有巷 ［１］ ３ －１ 煤层顶板破坏高度较单层开采有所增加 。在顶 道，造成５人死亡，最大突水量为３８８７ｍ ·ｈ 。通 板富水区域，极易引起顶板突水事故的发生。但此 过７４５工作面水害查治，已查明突水的主要原因为： 类防治水工作还没有可供参考的规程、规范。本文 由于多煤层（１０煤、７煤）叠加开采导致顶板导水通 采用数值模拟法，结合顶板工程地质特征、钻孔井中 道中存在大量积水，老顶火成岩跨落后造成突水。 测流和钻孔电视实测结果，对煤层在叠加开采过程 ８煤８４４工作面位于７４５工作面斜下方，下部 中顶板变形破坏的情况做了一些探索性的研究。 １０煤的１０４８、１０４１０工作面已开采，上部７４４工作 海孜煤矿位于淮北煤田临海潼矿区，现主采煤 面已开采，为避免此类水害事故的再次发生，有必要  第一作者简介：孙如华，主要从事煤矿水文地质工程地质及岩土工程方面的科研和教学工作．Ｅｍａｉｌ：ｓｒｈｕａ＠１２６．ｃｏｍ １６（Ｓｕｐｐｌ．）　孙如华等：叠加开采顶板覆岩变形破坏研究