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1、能源技術與管理2011年第2期doi：lO．39690．issn．1672-9943．2011．02．009推覆體構造下采動覆巖破壞特征及防治水對策高學通(中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院，江蘇徐州221116)[摘要]煤炭開采覆巖破壞特征的研究，可以為復雜地質(zhì)條件下煤炭資源的安全開采提供合理對策。采用了數(shù)值模擬、瞬變電磁探測和鉆孔探測相結合的研究方法，以淮南某煤礦1306工作面為研究原型，研究了該推覆體構造下煤層開采覆巖破壞特征及涌水條件，提出了合理的防治水對策，保證了礦井的安全生產(chǎn)。[關鍵詞]推覆體構造；數(shù)值模擬；瞬
2、變電磁；導水裂隙帶；防治水[中圖分類號]P641．461[文獻標識碼]B[文章編號]1672-9943(2011)020243不。O引言該井田地層中主要的含水層有新生界松散層我國水體下壓煤具有儲量大、面積廣的特點，含水層、推覆體片麻巖含水層、寒武系灰?guī)r含水如果不能正常采出將造成巨大的資源浪費。煤層層、夾片含水層，含水斷層以及可能存在的離層含覆巖采動破壞特征分析對于解決水下采煤的安全水層，均有可能成為1306工作面的充水水源。相問題至關重要。目前，在覆巖破壞和頂板突水方面鄰工作面巷道的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)表明，水源以逆沖我國學者
3、做了很多深入的研究并取得一系列成斷層帶與寒武系含水層水為主。1306工作面上覆果【l，代表性的有“上三帶”理論、“關鍵層”理論外來系統(tǒng)構成的含水體基本直接覆蓋于13—1煤等。主要研究方法是將經(jīng)驗公式、物理模擬、數(shù)值系上方，必須留設防水煤巖柱。模擬和現(xiàn)場實測等方法結合使用_5]。這些理論和方法對水下壓煤安全開采起到了重要指導作用。但是，對于復雜地質(zhì)構造條件下水體壓煤的開采，我國在這方面的研究工作相對較少，所取得的經(jīng)驗成果難以完全指導特殊工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件下煤炭的安全開采，因此，進行這方面的研究是非常有現(xiàn)實意義的工作。本
4、文采用數(shù)值模擬、瞬變電磁勘探和鉆孔探測相結合的研究方法，以淮南某圖1井田地質(zhì)構造剖面圖煤礦1306工作面為研究原型，對推覆體構造下煤2覆巖破壞特征分析層開采覆巖的破壞情況進行了綜合分析，總結出在這種特殊地質(zhì)構造條件下，覆巖的破壞特征及覆巖破壞取決于覆巖的結構、巖性、厚度及其導水裂隙帶發(fā)育情況與推覆體構造間的相互關工程地質(zhì)特性。在松散層和特殊推覆體構造下開系，為水下煤炭安全開采提出合理的防治水對策。采時，覆巖破壞形態(tài)與松散層下開采既有相同之處，又有不同特征。1工程水文地質(zhì)條件2．1采動覆巖破壞探測研究井田位于淮南復向斜謝
5、橋向斜南翼、穎通過鉆孔實測可以發(fā)現(xiàn)，導水裂隙帶發(fā)育的鳳區(qū)阜鳳推覆構造中段。推覆構造將外來老地層最大高度一般分布于開采邊界附近，即應力較為下元古界片麻巖、寒武系地層及部分奧陶系灰?guī)r集中的位置，在走向及傾向剖面上均呈兩端高、中自南向北推覆于原地系統(tǒng)之上，形成以阜鳳逆沖間低的“馬鞍”形分布，且隨開采速度和距離的不斷層為主體的迭瓦狀推覆構造。推覆構造附近分同呈動態(tài)變化。冒落帶高度為采厚的2～5倍，最大支斷層較發(fā)育，主要有阜鳳下夾片斷層、和F∞導水裂隙帶高度為采厚的lO～l5倍。斷層，構造線方向近東西，井田地質(zhì)構造如圖1所2．2
6、覆巖破壞數(shù)值模擬2011年第2期高學通推覆體構造下采動覆巖破壞特征及防治水對策252．2．1模型建立與模擬方案采動導水裂隙帶基本發(fā)育到此而不再向上發(fā)展。通過獲取勘探鉆孔的地層厚度、巖性組合、巖該層泥巖的存在，在物質(zhì)結構上為導水裂縫帶的體物理力學參數(shù)等相關資料，建立1306工作面傾發(fā)育限定了條件，盡管上部兩側巖體具有破壞和向數(shù)值計算模型，高度215．33m、長度356．07m。滲透的可能性，但若不直接揭穿⑥層(斷層或采動計算采用平面應變模型，底部邊界固定，兩側限制破壞)，則采動出水的可能性不大，現(xiàn)在該工作面?zhèn)认蜃冃?，垂?/p>
7、自由位移，模型頂部按地層埋深施已經(jīng)回采完畢，同時驗證了以上推論。加荷載。選用D—P本構模型，按照巖層的不同，分2．3覆巖破壞規(guī)律別輸人試驗取得和修正的材料參數(shù)，采用單元“死通過實際觀測和數(shù)值模擬分析可知，覆巖破活”的方式模擬開挖過程，其中斷層面采用弱化的壞特征與其自身特性、開采條件和推覆體構造均破碎帶處理，數(shù)值計算模型與工程地質(zhì)類型如圖有相關關系。開采初期，煤層頂板不但形成通常自2所示。下而上的冒落帶、導水裂隙帶和彎曲變形帶，而且在覆巖變形破壞過程中，由于推覆體片麻巖完整性好、厚度大、整體強度高，產(chǎn)生“懸臂”作用，使上
8、覆片麻巖和松散層不隨基巖同步彎曲沉降，造成沿推覆體構造(阜鳳逆沖斷層)及其破壞影響帶即軟弱結構面形成“離層裂隙帶”；工作面推進位置實際承受上覆巖層的自重應力降低。隨著開采推進，推覆體不能支撐其自身及上覆巖層重力而發(fā)生變形破壞時，上覆巖土體才會產(chǎn)生滯后彎曲變形帶。圖2數(shù)值計算模型與工程地質(zhì)類型2．2．2模擬結果分析3采動涌水條件分析
