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1、煤礦現(xiàn)代化2011年第5期總第104期上保護(hù)層開采的相似材料模擬試驗研究王永輝，王培強【平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南平頂山467001)摘要利用模擬試驗研究了上保護(hù)層開采條件下被保護(hù)層卸壓增透效果，為確保被保護(hù)層的采掘活動始終在上保護(hù)層的保護(hù)范圍內(nèi)安全進(jìn)行提供了非常重要的理論依據(jù)。關(guān)鍵詞保護(hù)層開采；相似模擬試驗；卸壓保護(hù)中圖分類號：TD713+．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1009—0797(2011)05—0038—03l5煤層底板27．2m處。每條觀測線安設(shè)位移傳感器1概述8個，第①位移傳感器位于開切眼右邊
2、10m，然后保護(hù)層開采是防治煤與瓦斯突出最有效、最經(jīng)從右到左每隔30m依次布置第②、③、④??⑧濟(jì)的措施。但保護(hù)效果確定及保護(hù)邊界劃定還無法通位移傳感器。過理論計算或現(xiàn)場觀測來準(zhǔn)確獲取，因此模擬試驗就另外，在己㈠，煤層底板布置1條應(yīng)力觀測線，成為最直接有效的研究方法了。模擬試驗是以相似理觀測線上安設(shè)23個應(yīng)力傳感器，第①應(yīng)力傳感器論為基礎(chǔ)的模型試驗技術(shù)，特別適用于采掘空間巖層布置在開切眼右側(cè)20m處，然后從右到左每隔10m運動、地表移動控制等比較難以用理論分析方法獲取依次布置第2、3、4??23應(yīng)力傳感器。結(jié)
3、果的研究領(lǐng)域，同時也是一種用于對理論研究結(jié)果2．2_3模型制作進(jìn)行分析和比較的有效手段，可對各種地質(zhì)采礦條件在模型制作時控制分層鋪設(shè)的間隔時間進(jìn)行方便的模擬研究，能最大限度地反映物理本質(zhì)。(2~5min)，并在層與層之間撒入一定量的云母片來模擬層面，整個模型一次鋪設(shè)完成；在模擬煤層的2試驗過程材料中摻人適量的粉煤灰，以降低材料的容重；鋪2．1試驗條件設(shè)到應(yīng)力觀測線位置時，要埋上應(yīng)力傳感器。模型試驗以平煤股份某礦己、己。。煤層的賦存制作好后干燥一周，拆掉兩側(cè)模板，再干燥兩周后條件為平面應(yīng)力模型試驗的原型，研究己
4、15煤層便可進(jìn)行開挖和觀測。開采以后，采場下伏煤巖體的移動、變形及下被保2．2．4回采程序設(shè)計護(hù)煤層的卸壓效果，試驗中考察的內(nèi)容包括：采空保護(hù)層開采條件下相似材料模擬試驗，需要對區(qū)底鼓、下伏煤巖體移動、下被保護(hù)層的膨脹變形；己煤層進(jìn)行開挖，研究下伏煤巖層的變形、移動工作面平均采深795m，煤層傾角5。～8。。己煤和膨脹性系數(shù)。，層平均厚度1．7m，屬于低瓦斯煤層；己煤層平3試驗結(jié)果分析均厚度為3．4m，是高瓦斯煤層；平均層間距13．6m。己煤層直接底為泥巖，平均厚度1．8m；基本底為保護(hù)層工作面開采后，采空區(qū)
5、頂?shù)装迕簬r體發(fā)粉砂質(zhì)泥巖，平均厚度1lm。生破壞、移動和變形，引起煤巖應(yīng)力場與裂隙場的2．2模型設(shè)計重新分布，根據(jù)巖層控制理論，采空區(qū)上方將形成根據(jù)項目研究需要，針對本礦己。、己煤層垮落帶、斷裂帶、彎曲帶。而對采空區(qū)底板，本文從的實際情況和現(xiàn)有試驗條件，選定的模型規(guī)格為：保護(hù)層開采的角度出發(fā)，將底板受到采動影響的煤2．5×2．0×0．2m(長×高×寬)，模擬的巖層厚度為巖層分為底鼓裂隙帶和底鼓變形帶兩個帶。各帶的135m。裂隙發(fā)育特征不同，則瓦斯在各帶內(nèi)的匯集及流動2．2．1相似材料配比規(guī)律也不盡相同，應(yīng)根據(jù)
6、煤層所處的不同分帶，選相似材料包括砂子、碳酸鈣、石膏等，相似材料擇合理的瓦斯抽采方法抽采被保護(hù)煤層瓦斯。的性質(zhì)取決于材料配比，所以在模型試驗之前，必須3．1距保護(hù)層底板不同距離處位移的對比分析對每一種配成的相似材料進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)的測定。根據(jù)位移觀測線的布置，分別對距己15煤層底2．2．2觀測點布置板13．6m、17m、27．2m處的位移進(jìn)行對比分析。選擇模型共布置3條位移觀測線，第1、2觀測線1、2、3觀測線上第①、③號觀測點來研究。分別位于己煤層頂?shù)装?，?觀測線位于己(1)三條觀測線上的第①位移觀測點位于開
7、切·38·煤礦現(xiàn)代化2011年第5期總第104期^墾一嘲肆f饕啪m啪％∞齬眼右邊10m處，在工作面推進(jìn)過程中這三個觀測點下方，各測線測點位移都為正值，測點向上移動，說明的位移變化情況如圖1所示，膨脹為正、壓縮為負(fù)。從得到了保護(hù)層開采的保護(hù)卸壓，而在煤柱下方測點為圖中可以看出，這三個觀測點處的巖層在工作面推進(jìn)負(fù)值，測點向下移動，說明是煤柱下方煤體受到支撐過程中一直處于被壓縮狀態(tài)，說明該處為切眼后方煤應(yīng)力作用，煤層被壓縮。在卸壓區(qū)內(nèi)，測線1向上移動壁支撐區(qū)，距保護(hù)層底板13．6m處的巖層位移量最量為94～174m
8、m，測線2向上移動量為58—135mm，大，達(dá)到69mm；距保護(hù)層底板17m處的巖層位移量測線3向上移動量為38～64mm；應(yīng)力集中區(qū)測線1達(dá)到57mm；距保護(hù)層底板27．2m處的巖層位移量達(dá)最大向下移動量為68mm，測線2最大向下移動量為到37mm64mm，測線3最大向下移動量為36mm。050l00150k／——弋一l0：===l／—20釘、目一30／＼＼嘲—40＼＼—、—————一．．。一蜜∥
