在厚及特厚煤層開采時,綜放開采方法因易實現高產高效安全開采得到普遍應用,由于一次開采煤層厚度大,造成的覆巖破壞也較其它開采方法更加劇烈,正確預計導水裂縫帶高度,明確采動裂縫與上覆含水層的連通情況,是實現水體下綜放安全開采不可缺少的重要內容之一。由于影響綜放開采導水裂縫帶發(fā)育高度的因素較多,目前還沒有普遍適用的預計公式,大多數情況還是采用類比法預計導水裂縫帶高度。基于此,論文采用數值模擬、相似材料模擬、回歸分析等方法對綜放開采條件下導水裂縫帶高度的發(fā)育進行研究,本文的主要研究結論包括:(1)通過對導水裂縫帶高度實測數據分析,得到影響導水裂縫帶高度發(fā)育的主要因素有采厚和覆巖巖性及組合結構,采用數值模擬方法對影響因素進行研究,研究結果表明導水裂縫帶高度隨著采厚的增加呈現非線性的增加趨勢,隨著覆巖類型由堅硬向軟弱變化,綜放開采導水裂縫帶高度也相應的呈現由高向低變化,綜放開采導水裂縫帶高度與開采厚度的比值一般為,堅硬覆巖15~20、中硬覆巖11~14、軟弱覆巖7~10、極軟弱覆巖小于7。(2)雙山煤礦薄基巖厚土層綜放開采相似材料模擬的結果表明,3號煤層在采厚10m條件下,導水裂縫帶最大高度為65... 

【文章來源】：煤炭科學研究總院北京市

【文章頁數】：95 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

覆巖破壞“三帶”劃分示意圖

由于巖層力學性質的不同，在受到應力變化作用時會發(fā)生不同的破壞形式分為拉彎破壞和剪切破壞兩種。煤層開采后，首先會引起圍巖的應力發(fā)生變，重新平衡應力狀態(tài)，在此過程中，圍巖收到應力變化作用，會發(fā)生破壞。于巖石材料來說，其具有抗壓不抗拉的工程特性，在應力作用下，巖層會首產生拉伸裂隙，隨著工作面推進，拉伸裂隙現在煤壁的兩側邊界處產生，裂慢慢發(fā)育，此時還不會發(fā)育至貫穿整個巖層，當工作面推進超過頂板裂隙位時，在裂隙面的剪應力會大于其抗剪強度，巖層會被整體切斷，垮落到采空。下面就巖層發(fā)生不同破壞形式的力學條件作出分析。.1.2.1 拉彎破壞隨著回采工作面自開切眼開始推進，上覆巖層的破壞也會經歷不同的破壞段，依次為直接頂板初次垮落、采空區(qū)老頂在上覆巖層重力作用下產生彎曲沉變形，當產生的拉應力超過極限強度時，會在巖粱的兩端位置開裂，繼續(xù)展會引起粱的中部開裂，繼而導致巖層垮落或者形成“假塑性巖粱”，破壞程如圖 2.1 所示。

2.1.3 覆巖破壞的分帶性依據上三帶理論，在采用全部垮落法管理頂板開采水平及緩傾斜煤層時，根據覆巖的破壞程度及透水，透泥 透砂能力，劃分三種不同的開采影響帶，垮落帶指工作面放頂后直接頂破壞的范圍，裂縫帶指的是垮落帶至整體移動帶之間的部分，從水體下采煤的角度，將垮落帶與裂縫帶合稱為導水裂縫帶，彎曲下沉帶中指的是裂縫帶以上到地表，其中可能會發(fā)育的微小裂縫，對于水體下采煤來說，可以不予考慮。即覆巖產生“三帶”型破壞，如圖 2.3 和 2.4 所示。“三帶”型破壞是最普遍形式，有著明顯的規(guī)律性，是覆巖破壞規(guī)律中的重點研究對象。如果從煤層頂至水體底界（或地表）之間的覆巖完整地出現破壞性影響和非破壞性影響兩個區(qū)域，即完整地出現垮落帶、裂縫帶及整體移動帶，稱為覆巖均衡破壞；從煤層頂至水體底界（或地表）之間的覆巖全部為破壞性影響區(qū)即全部為垮落帶、裂縫帶，甚至全部為垮落帶，稱為覆巖非均衡破壞。


本文編號：2898380