第 33 卷第 2 期 辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2014年 2 月
Vol.33
No.2 Journal of Liaoning Technical University（Natural Science） Feb. 2014
收稿日期：2013-08-27
基金项目：国家重点基础研究发展计划（973）基金资助项目（2007CB209400）；国家自然科学基金资助项目（40772100）
作者简介：张建军（1987-），男，四川 遂宁人，硕士研究生，主要从事矿井地质方面的研究. 本文编校：张 凡
文章编号：1008-0562(2014)02-0162-05 doi:10.3969/j.issn.1008-0562.2014.02.004
范各庄矿 5 煤层顶板采动变形破坏规律
张建军
1
，孟召平
2
，何明友
1
（1.成都理工大学 核技术与自动化工程学院，四川 成都 610059；
2.中国矿业大学（北京） 地球科学与测绘工程学院，中国 北京 100083）
摘 要：针对范各庄煤矿 5 煤层顶板稳定性问题，以范各庄煤矿的大量钻孔资料为基础，结合煤矿顶板的岩性
经验分类理论，将范各庄煤矿 5 煤层顶板合理的分为坚硬型顶板、中硬型顶板和软弱型顶板，并依据相应经
验公式计算出 5 煤层采动后顶板冒落带高度和顶板导水裂隙带高度.研究结果表明：范各庄煤矿 5 煤层顶板按
开采冒落带高度可分为高冒落带、中冒落带、低冒落带以及微冒落带；按开采导水裂隙带高度可分为强导水
裂隙带、中导水裂隙带以及弱导水裂隙带。研究初步确定了矿区顶板稳定性特征，为范各庄煤矿 5 煤层的安
全开采提供了数据支持.
关键词：煤层顶板；顶板类型；变形破坏；顶板冒落；顶板导水
中图分类号：F 407.1 文献标志码：A
Deformation and failure of coal seam roof in Fangezhuang coal mining
ZHANG Jianjun
1
, MENG Shaoping
2
, HE Mingyou
1
(1. College of Nuclear Technology and Automation , Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,
China; 2. College of Geosciences and Surveing Engineering, China University of Mining and Technology
(Beijing), Beijing 100083, China)
Abstract: In view of the top failure of 5 coal bed in Fanggezhuang coal mine. Based on abundant log of drill hole
and combine the experience classify theory, divide the seam top into solid type, middle solid type and flaccid type
and figure out the degree of collapse area and the degree of producing fracture in Fanggezhuang coal mine.The
research find there has high collapse area、middle collapse area、low collapse area and tiny collapse area according
the heigh of collapse; good producing fracture、ordinary producing fracture and bad producing fracture according
the heigh of producing fracture. Research clarify the feature of the top failure and provides data to the safely
mining of the coal seam 5 in Fangezhuang coal mine.
Key words: coal seam roof; type of roof; deformation and failure; cave of roof; percolate of water
0 引 言
煤炭占中国一次能源生产和消费结构中的
70%左右，预计到 2050 年也还将占 50%左右
[1]
，因
此，煤炭在相当长的时期内仍将是中国的主要能源.
然而随着煤矿开采深度的不断增加，深部地质力学
环境变得更为复杂，地应力越来越大
[2]
，煤矿的安
全事故也逐年增多.统计数据表明无论从发生次数
还是死亡人数，煤矿的顶板灾害都是煤矿自然灾害
中所占比重最大的，顶板事故死亡人数占总死人数
的 36.42%左右
[1]
，因此加强煤矿顶板的研究有助于
减少煤矿的安全事故.目前煤矿顶板的研究方法主
要有经验类比法和数值模拟法
[3]
.经验类比法是指
在已开采区通过测定各种地质参数与顶板冒落带
高度和导水裂隙带高度等数据，分析推导煤层开采
后顶板冒落带高度和导水裂隙带高度与煤层各种
地质条件的关系，并将结果应用于新矿区的一种类
比方法.数值模拟法是指采用有限元法、离散元法等
数值分析技术，分析岩土层内部的应力、应变及破
坏状况，以确定煤层开采后顶板冒落带高度和导水
裂隙带高度.由于数值模拟法要求较多的资料、数据,
并且计算麻烦，因此现场不便推广应用.
1 井田地质概况
范各庄矿是开滦矿务局的骨于矿井之一.矿田位
于开平向斜之东南翼
[4]
，属唐山市古冶区管辖，矿井
地理坐标：东经 113º28′，北纬 39º33′.
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