新集二礦1煤層底板破壞深度模擬研究.pdf

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1、2012年8月礦業(yè)安全與環(huán)保第39卷第4期新集二礦1煤層底板破壞深度模擬研究范書凱，武強(qiáng)，崔海明，曾一凡，馬自強(qiáng)，魏婷婷，雷紅專(1．中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北．京100083；2．河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司石人溝鐵礦，河北遵化064200)摘要：通過分析新集二礦1煤層水文：地質(zhì)條件，在獲取力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬軟件FLAC對(duì)1煤層底板的破壞深度進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明：1煤層底板最大破壞深度為19．17m；底板最大破壞深度出現(xiàn)在工作面推進(jìn)30～40m位置，此處最容易發(fā)生突水事故。研究結(jié)果對(duì)于實(shí)現(xiàn)新集二礦1煤層的安全開采，為

2、后期工作面的防治水方案設(shè)計(jì)以及防治水措施制訂提供了科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞：煤層底板；破壞深度；力學(xué)參數(shù)；數(shù)值模擬；FLAC如中圖分類號(hào)：TD32；TD745文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008—4495(2012)04—0009—03礦井水害是煤礦建設(shè)和生產(chǎn)中的主要災(zāi)害之平均距離為17．83m，底板隔水層厚度相對(duì)較薄，太原一在煤礦災(zāi)害事故中占有較大的比重?。隨著煤，組灰?guī)r含水層至1煤層底板平均水壓為5．14MPa。礦開采深度的增加，礦井水文地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，2煤層底板破壞深度數(shù)值模型煤層底板突水事故頻發(fā)，嚴(yán)重影響著礦井的安全高效生產(chǎn)J。因此，研究煤層底板

3、的采動(dòng)破壞規(guī)律，掌2．1工程地質(zhì)概念模型的建立握煤層底板破壞深度及其特征具有十分重要的工程地質(zhì)概念模型是分析研究新集二礦1煤層意義。首采工作面回采過程對(duì)底板穩(wěn)定性的影響及這種影通常采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算兩種方：法來響引起的底板破壞深度的基礎(chǔ)，同時(shí)也是建模的依獲得底板破壞帶深度J?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的手段主要有：據(jù)。因此，模型不僅要反映研究區(qū)內(nèi)巖層的力學(xué)特鉆孔放注水測(cè)量、鉆孔聲波測(cè)量、鉆孔超聲成像以及征、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，而且還要反映和概化出研究區(qū)內(nèi)鉆孔無線電波透視等J，這些方法缺乏直觀性，并巖層的受力和變形邊界。在采區(qū)所確定的研究范圍且將耗費(fèi)巨大的人力、物

4、力和財(cái)力。經(jīng)驗(yàn)公式汁算內(nèi)建立了工程地質(zhì)物理概念模型，見圖1。主要是通過鄰近礦區(qū)或相似條件下的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)巖體自重應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，存在考慮因素比較單一的不足之處。因此，筆者以新集二礦1煤層開采為工程背景，采用三維快速拉格朗日分析方法(FLAC如)來模擬采動(dòng)對(duì)煤層底板的破壞情況，探索煤層底板破壞影響深度的基本規(guī)律。1礦井水文地質(zhì)條件新集二礦年產(chǎn)原煤約300萬t，位于安徽省淮南市毛集實(shí)驗(yàn)區(qū)境內(nèi)，隸屬于國投新集能源股份有限公司。新集二礦1煤層組地質(zhì)儲(chǔ)量約11211．3：萬t，圖1工程地質(zhì)物理概念模型示意圖占礦井總儲(chǔ)量的26％。該煤層厚度變化小，煤層傾角8。

5、～12。，屬全區(qū)主要可采穩(wěn)定煤層。1煤層與底板2．2數(shù)值模型的建立及參數(shù)的選取太原組灰?guī)r含水層間距最小11．99m、最大22．12m，根據(jù)新集二礦1煤層首采工作面以及首采區(qū)圍巖的工程地質(zhì)條件和巖石力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果，考慮到不同圍巖結(jié)構(gòu)的工程力學(xué)特性，本次數(shù)值模擬采用莫收稿日期：2011—12-16作者簡(jiǎn)介：范書凱(1983一)，男，河南長(zhǎng)葛人，博士研究爾一庫侖模型。生，主要研究方向?yàn)榈V井水文地質(zhì)。E—mail：~nshukai@126．根據(jù)1煤層首采工作面的地質(zhì)條件，將計(jì)算模型范圍內(nèi)巖性、力學(xué)性質(zhì)和分布厚度相近或相同的巖層．9．