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五阳煤矿7806工作面位于浊漳河西源正下方,沿浊漳河流向的反方向推进,一旦开采引起的导水裂缝带波及到地表水体将会给矿井带来灾难性的打击,为了保证矿井生产的安全,必须进行河流下采煤的可行性研究。通过数值模拟的手段研究了该工作面地质条件下的导水裂隙带发育高度,并利用该矿七三采区3#煤层导水裂隙带最大高度的经验公式计算导水裂隙带高度。研究结果表明该工作面最小采深大于防水安全煤岩柱高度,工作面在浊漳河下进行开采是安全可行的。
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2011 年第 2 期
do
i:10.3969/j.issn.1672- 9943.2011.02.008
能
源 技 术 与 管 理
河流下综放开采覆岩导水裂隙带高度研究
赖文奇
(
中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州 221 008)
[
摘 要] 五阳煤矿 7806 工作面位于浊漳河西源正下方,沿浊漳河流向的反方向推进,一旦
开采引起的导水裂缝带波及到地表水体将会给矿井带来灾难性的打击,为了保证
矿井生产的安全,必须进行河流下采煤的可行性研究。通过数值模拟的手段研究了
该工作面地质条件下的导水裂隙带发育高度,并利用该矿七三采区 3
!
煤
层导水裂
隙带最大高度的经验公式计算导水裂隙带高度。 研究结果表明该工作面最小采深
大于防水安全煤岩柱高度,工作面在浊漳河下进行开采是安全可行的。
[关键词]
水
体下采煤;综放开采;导水裂隙;覆岩破坏
[
中图分类号] TD823.83 [文献标识码] B [文章编号] 1672!9943(2011)02"0021#03
0 引
言
五
阳煤矿 7806 工作面位于浊漳河西源正下
方,沿浊漳河流向的反方向推进,几乎全程受到浊
漳河河水的威胁,一旦开采引起的导水裂缝带波
及到地表水体、使浊漳河的水溃入井下,将会给矿
井带来灾难性的打击,为了保证矿井生产的安全,
必须进行河流下采煤的可行性研究
[
1
-3
]
。
1 工作面地质采矿条件
7806 工作面开采二迭系山西组 3
"
煤
层,开
采煤层厚 5.5#6.8 m,平均煤层厚为 6 m 左右,属
稳定可采煤层,煤层结构简单,为低瓦斯不易自燃
煤层,煤层倾角 6°$8%。该工作面为从东北向西
南俯斜推进的长壁综采放顶煤一次采全厚工作
面,采用后放式支架。沿推进方向采长为 1 638 m,
工作面采宽为 240 m(含两巷),根据煤层底板等
高线,该工作面煤层最高标高为 +620 m,最低煤
层顶板标高 +510 m,对应工作面采深为 250 m 和
365 m,平均采深 307.5 m。该工作面地质构造比较
简单,工作面北侧有崔家庄 3
&
正
断层,工作面正
上方为十字道背斜和 X5 陷落柱,工作面西南边
界外侧有 78- 2
#
小断层。
浊漳河西源从五阳矿七八采区
地表傅村南侧
进入 7802 工作面地表上方,然后在 7806 工作面
上方从切眼位置流出进入大黄庄南与其支流淤泥
河汇合。浊漳河西源原先流量较大,1959 年在其
上游修建水库后,使日常流量变小,1986- 1987 年
实测流量最大为 1.2 m
3
/
s,一般稳定流量在 0.7 m
3
/
s。
但 1988 年、1989 年和 1993 年测得最大流量为
60’70 m
3
/
s,一般流量在 2 m
3
/
s 左右,为常年有水
河流。7806 工作面开采后,将对浊漳河产生很大
影响,使地表积水淹没面积和深度增加。
2 覆岩破坏数值模拟研究
2
.1 数值模拟模型
通过数值模拟的手段研究 7806 工作面不同
开采宽度条件下覆岩屈服破坏变化规律,进而确
定 7806 工作面导水裂缝带的高度。
因该工作面的宽度远远小于工作面的顺槽长
度,属于典型的平面应变问题,所以可以采用二维
FLAC 网格模型来模拟计算。根据模拟目的,构建
数值模拟模型如图 1 所示。开采模型视为平面应
变模型,模拟上覆岩层各分层内部为连续介质。在
分析计算过程中,不考虑构造应力对原岩应力的
影响,仅考虑岩体自重引起的应力,模型处于静水
应力状态。岩体内部初始应力状态取决于上覆岩
层的重量和性质。
图 1 模拟计算力学模型图
2
.2 模型力学参数选择
模拟强度准则采用 FLAC 提供的摩尔库仑模
21
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