重复开采时覆岩破坏范围的最终形态研究

摘要:该文针对采顶分层或综放时覆岩破坏范围的最终形态、重复开采时覆岩破坏范围的最终形态进行分析,提出了减小厚煤层分层开采的初次开采厚度来降低导水裂缝带发育高度、通过增大重复开采厚度以提高采煤工效和矿井经济效益的技术途径。

关键词:重复开采;覆岩破坏范围;形态研究

中图分类号:TD823.83 文献标识码:B文章编号:1009-9166(2010)017(C)-0191-02

一、采顶分层或综放时覆岩破坏范围的最终形态

实测结果表明,在中硬覆岩及厚煤层长壁冒落开采条件下,炮采、综采分层开采及综放开采条件下覆岩破坏范围的最终形态尤其是导水裂缝带的分布形态一般呈两边高中间低的类似马鞍形,如图1是炮采条件下的实测结果,其上、下边界的裂高值分别较中部高11%和30%;图2是综采一分层的实测结果,其上、下边界的裂高值分别较中部高54%和49%,该比例数值分别比炮采的大43%和19%;图3是综放开采的实测结果,其上、下边界的裂高值分别较中部高144%和148%,该比例数值分别较炮采和综采的大133%、118%和90%、99%。很显然,综采条件下导水裂缝带马鞍形分布形态的明显程度大于炮采条件。这是因为综采的采厚较大,约为炮采的1.5倍;工作面较长,约为炮采的2倍,而综放开采的采厚更大,约为炮采的4倍以上,所以综采尤其是综放开采的覆岩破坏发育较炮采充分,同时其采空区中部覆岩下沉减小开采空间和采空区边界煤壁支撑的作用也都得到加强,致使其覆岩破坏范围的最终形态表现为综放开采较综采明显、综采较炮采明显的类似马鞍形。

图一、炮采覆岩破坏范围的最终形态

1――导水裂缝带顶界;2――基岩界面

图二 综采工作面导水裂缝带的最终形态

1――导水裂缝带顶界;2――基岩界面

图三 综放开采覆岩破坏范围的最终形态

1――导水裂缝带顶界;2――基岩界面

二、重复开采时覆岩破坏范围的最终形态

重复开采对覆岩破坏范围的最终形态也会带来显著影响。一般情况下,重复开采时覆岩破坏范围的马鞍形分布形态的明显程度都将有所降低,分层开采数目越多,降低越明显,有时甚至会使马鞍形基本消失。如图6所示,综采工作面二分层上、下边界的裂高值分别较中部高7%和22%,该比例数值较一分层的分别低47%和29% (图4)。说明二分层导水裂缝带马鞍形分布形态的明显程度已大大低于一分层。而综采二分层的冒落带分布形态则已经失去了马鞍形形态特征。实践证明,越是接近于煤层露头区开采,上述特点就越加明显。

图四 综采开采覆岩破坏范围的最终形态

1――冒落带顶界;2――导水裂缝带顶界;3――基岩界面

三、结论

增大厚煤层初次开采厚度或全层一次开采会引起导水裂缝带高度的明显增大,并使其马鞍形分布形态的明显程度大大增加;而增大重复开采厚度则一般使导水裂缝带增高不明显。如综放开采与综采一分层相比,前者的导水裂缝带高度较后者约增大85%;而网下综放与综采三分层相比,前者的裂高累计采厚比仅较后者约增大9%。这就为我们提供了一条通过减小厚煤层分层开采的初次开采厚度来降低导水裂缝带发育高度、通过增大重复开采厚度以提高采煤工效和矿井经济效益的技术途径。例如采用分层与放顶煤相结合的采煤方法,可以收到既控制导水裂缝带发育程度又降低采煤生产成本的双重效果,是当前水体下采煤中值得推荐的一种新方法。

作者单位:山西焦煤汾西矿业集团河东矿综掘二队

作者简介:乔杰鹏(1985.12.15― ),男,现任山西焦煤汾西矿业集团河东矿综掘二队书记。

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