陜北侏羅紀(jì)煤田賦存豐富的淺埋煤層,隨著煤炭資源的消耗,神南礦區(qū)各礦逐步進(jìn)入煤層群下煤層開采,煤層群開采頂板礦壓、漏風(fēng)、突水、地表損害等問題凸顯。覆巖垮落和裂隙發(fā)育規(guī)律是安全綠色開采的基礎(chǔ),亟待研究。論文針對紅柳林煤礦4~(-2)煤(上煤層)與5~(-2)煤淺埋煤層群開采條件,通過現(xiàn)場實測、物理模擬、數(shù)值計算和理論分析,研究了紅柳林煤礦淺埋煤層群覆巖導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育規(guī)律。理論分析得出,導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育高度受覆巖關(guān)鍵層的制約,與關(guān)鍵層的抗拉強(qiáng)度、軟巖層的抗應(yīng)變能力、巖層下部的自由空間高度和工作面的推進(jìn)距離有關(guān),采用關(guān)鍵層理論對關(guān)鍵層進(jìn)行判定,分析了不同巖層的極限垮距,給出導(dǎo)水裂隙帶高度的預(yù)計公式。通過現(xiàn)場施工導(dǎo)水裂隙帶觀測鉆孔SK1和SK2鉆孔,采用多種現(xiàn)場測試手段實測覆巖垮落高度。結(jié)果表明,4~(-2)煤層開采后,裂隙在基巖段和土層段均有發(fā)育,根據(jù)SK1鉆孔觀測,冒落帶高度為16.40m,冒采比為5.7;根據(jù)SK2鉆孔觀測,冒落帶高度為15.50m,冒采比為5.4,4~(-2)煤層的平均冒采比為5.5�，F(xiàn)場實測得出4~(-2)煤層工作面初次來壓步距為55~60m,平均周期來壓步距16.13m,基本頂?shù)闹芷趤韷簭?qiáng)度35~41.7MPa;5~(-2)煤層工作面初次來壓步距為63~68m;平均周期來壓步距14.03m,基本頂平均周期來壓強(qiáng)度28.5~46.4MPa,下煤層工作面的來壓步距有所減小,來壓強(qiáng)度差異增大。物理相似模擬和數(shù)值計算得出的覆巖垮落規(guī)律與現(xiàn)場實測基本吻合。研究表明,4~(-2)煤層工作面頂板冒落帶高度為14.5~15.8m,是采高的5.05~5.5倍;覆巖穩(wěn)定后裂隙帶高度91m,為采高的31.7倍。5~(-2)煤層工作面頂板冒落帶高度為26.4m,為采高的4.4倍;裂隙發(fā)育高度到達(dá)地表,約為采高的31.7倍。通過研究,掌握了煤層群開采的覆巖垮落規(guī)律,得出了導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度,為紅柳林煤礦煤層群高效綠色開采提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD745
【部分圖文】：

林煤礦北翼 24201 工作面 4-2單一煤層開采導(dǎo)水裂隙帶動態(tài)發(fā)礦北翼 25207 工作面 4-2和 5-2兩層煤開采礦北翼 25207 工作面范圍內(nèi)的 2-4 鉆孔和 3-4 鉆孔，結(jié) SK2，表 2.3 是 25207 工作面覆巖力學(xué)參數(shù)，預(yù)計得大高度。、軟巖層判斷高為 6m，屬于大采高開采。在采高較小的煤層開采轉(zhuǎn)變?yōu)榈刃е苯禹�。理論計算得出（結(jié)果見表 2.4）：下至上分別是第 23 層的細(xì)粒砂巖、第 19 層的砂質(zhì)泥砂巖，軟巖層共 2 層，第 2 層的紅土層和第 1 層的黃中得出的 4 層關(guān)鍵層和 2 層軟巖的自由空間高度，見下部的自由空間高度值分別為：5.91m、4.93m、3.29度為 2.42m，而黃土層為 1.72m。同樣表明：關(guān)鍵層為上的亞關(guān)鍵層的自由空間高度逐漸減小，主關(guān)鍵層的

層的2q =353.22kN/m2時，巖層的極限跨距 L2=37.76m，l2=層發(fā)生破斷。導(dǎo)水裂隙帶將至少發(fā)育到 3 號層的底部，高進(jìn)距離為 152.43m。層的1q =280.6kN/m2時，3 巖層的極限跨距 L1=40.49m，l2=號巖層發(fā)生破斷。此時，推進(jìn)距離為 182.31m。層（軟巖層）的1q =392.84kN/m2時，由式（2.17）計算得，荷變化之前，2 號巖層不會破斷；當(dāng)2q =608.96kN/m2時，Rl =。即該工作面推進(jìn)距離達(dá)到 228.24~266.28m 時，達(dá)到充水裂隙帶發(fā)育高度約為 161.77m。水裂隙帶發(fā)育過程得出：當(dāng)工作面推進(jìn)到 65.76m，23 號巖層破斷，導(dǎo)水裂隙帶m，7 號巖層破斷，導(dǎo)水裂隙高度發(fā)育到 132.47m。此后，水裂隙帶高度可能會繼續(xù)上升，工作面推進(jìn)至 260m 時達(dá)至地面，最大發(fā)育高度約為 183.27m，即約為采高的 30.4 變化（圖 2.3）。

圖 3.1 工作面現(xiàn)場實測記錄表 3.1 完成工作量一覽表號鉆探深度（m）常規(guī)測井深度（m）聲速測井（m）測斜（點）井中電視測井（m）測井次數(shù)（次）定測鉆孔（個）1 87.30 78.40 78.80 3 81.2 1 12 104.80 98.00 98.00 3 100.5 1 1計 191.10 176.40 176.80 6 181.7 1 2）鉆孔的觀測過程SK1鉆孔水文觀測資料分析：開始鉆進(jìn)沖洗液就全漏失，不能循環(huán)，沖洗液消耗量為2.40L/s，單位時間量為1.20L/s·m，孔內(nèi)無泥漿水位。從地表裂縫縱橫展布的情況來看，鉆孔

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙雁海;宋選民;劉寧波;;淺埋煤層群中煤柱穩(wěn)定性及巷道布置優(yōu)化研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2015年12期

2 于斌;;多煤層上覆破斷頂板群結(jié)構(gòu)演化及其對下煤層開采的影響[J];煤炭學(xué)報;2015年02期

3 索永錄;劉建都;周麟晟;毛小娃;商鐵林;;極近距離煤層群開采區(qū)段煤柱合理寬度的研究[J];煤炭工程;2014年11期

4 任艷芳;寧宇;;淺埋煤層長壁開采超前支承壓力變化特征[J];煤炭學(xué)報;2014年S1期

5 劉長友;楊敬軒;于斌;楊培舉;;多采空區(qū)下堅硬厚層破斷頂板群結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)規(guī)律[J];煤炭學(xué)報;2014年03期

6 曹丁濤;李文平;;煤礦導(dǎo)水裂隙帶高度計算方法研究[J];中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報;2014年01期

7 龔紅鵬;李建偉;陳寶寶;;近距離煤層群開采覆巖結(jié)構(gòu)及圍巖穩(wěn)定性研究[J];煤礦開采;2013年05期

8 谷拴成;陳盼;王建文;王宏科;;采空區(qū)下煤層開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實測研究[J];煤炭工程;2013年09期

9 曹建濤;來興平;崔峰;單鵬飛;;淺埋煤層近距采空區(qū)危險性評價[J];西安科技大學(xué)學(xué)報;2013年04期

10 楊敬軒;劉長友;楊宇;李建偉;;淺埋近距離煤層房柱采空區(qū)下頂板承載及房柱尺寸[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;2013年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張百勝;極近距離煤層開采圍巖控制理論及技術(shù)研究[D];太原理工大學(xué);2008年

2 劉書賢;急傾斜多煤層開采地表移動規(guī)律模擬研究[D];煤炭科學(xué)研究總院;2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 王國旺;大柳塔煤礦淺埋近距離煤層群下行開采下工作面礦壓規(guī)律[D];西安科技大學(xué);2011年

2 張鎮(zhèn);薄基巖淺埋采場上覆巖層運動規(guī)律研究與應(yīng)用[D];山東科技大學(xué);2007年

3 李向陽;采空場上覆巖體變形特性研究[D];武漢大學(xué);2004年

本文編號：2833217