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【2015-07-17】【浏览651次】【关 闭】【打 印】

淮北矿业有限责任公司许疃煤矿33采区煤层顶板“两带”监测 


一、探测目的与任务

   本次探测工程的主要目标是:

 查明33采区32煤层顶板“冒落带”和“导水裂隙带”的发育高度;

 * 查明33采区32煤层顶板“两带”发育的动态变化规律。


 顶板覆岩破坏探测通常选择地质构造相对简单的区段进行钻孔布置,其具体工程内容包括:

 钻孔施工:利用在3234工作面的上风巷两个不同位置施工超前探测钻孔,并在孔中埋置测试电极,

   结合巷道顶板布置的电极序列,形成两对孔-巷电法CT观测系统;

 电法CT成像:利用定时逐点测试孔中各点自然电位、供电电流及岩煤层视电阻率值,对所探测剖面

   进行CT成像分析,更清晰直观地判断裂高的发育形态与时空关系。

 

二、现场工程布设

-1现场探测钻孔布置平面图

-2 1#钻孔地质剖面和电极布置示意图

-3 2#孔地质剖面和电极布置示意图

三.探测成果

-4 1#裂高监测孔电阻率背景

-5 1#裂高监测孔电阻率成像图(全过程)

-6 1#裂高监测孔不同电极供电电流随日期的变化曲线图

-7 1#裂高监测孔不同时间各个电极自然电位变化曲线图

-82#裂高监测孔电阻率背景

-9  2#裂高监测孔电阻率成像图(全过程)

-10 2#裂高监测孔不同电极供电电流随日期的变化曲线图

-11 2#裂高监测孔不同时间各个电极自然电位变化曲线图

 

四、探测结论

 3234工作面两个探测剖面成果分析:

1)采动超前离层的发育以1#92~10日监测图像表现的最清楚,工作面距孔口为77~51m,监测图像应力超前影响更为明显,超前影响范围在42m左右。2#09114-17日结果反映采动应力超前35m左右。即应力超前距离为35-42m左右。

2)剖面图中中部岩性界面处,部分层段电阻率值可升高至20~40倍,为离层带发育的部位,裂隙破坏首先由岩性界面等弱面开始。随着工作面的推进,电阻率值升高区域不断扩大。

3)在顶板周期来压间隔期内,随工作面的推进,前方离层或裂隙虽然不断发育,但发育速度较慢,表现不太明显;在顶板周期来压时,前方离层或裂隙发育最快,周期来压后,采动应力释放,岩层大量破碎,前方离层或裂隙有所闭合,视电阻率下降,随后,新一轮采动应力影响越来越大,前方离层或裂隙继续发育。

4)离层或裂隙带形成后,随着工作面逐渐推进至该位置,裂隙范围扩大,裂隙相互连通,形成裂隙带或冒落带。该过程反映明显。

覆岩破坏“两带”划分的依据为视电阻率值变化,本次探测背景视电阻率值为一般为100Ωm以下。

1)发育规律:通常“冒落带”岩层视电阻率值可以升高数百倍以上,即实际观测视电阻率值约在10000Ωm以上。而“裂隙带”岩层裂隙普遍发育,横向纵向导水性好,电阻率可升高数倍至数十倍以上,即实际观测视电阻率值约在200Ωm以上。在“弯曲下沉带”内,岩层中较少有裂隙发育,但由于下部岩层冒落,其上部岩层会逐渐向下弯曲下沉,在岩层界面附近常有裂隙或真空离层发育,随着上部岩层的下沉,先形成的裂隙或离层会有所闭合,在离层裂隙发育阶段,视电阻率值明显升高。

2)对于本次煤层开采覆岩破坏“两带”发育高度值判定为:冒落带高度8.0~8.5m,靠近3.9m粉砂岩和1.9m泥岩分界面处;裂隙带高度为29.0-32.1m,位于4.7m粉砂岩和0.9m碳质泥岩分层附近。

本工作面回采平均煤厚按2.43m计算,其冒采比为3.4倍左右,裂高/采厚比为11.613.2倍。

31#2#钻孔所观测的工作面内位置有所区别,总体上所表现出来的特征一致。因此可以对33采区32煤层顶板“两带”测试结果进行综合分析与判定。

  33采区裂高发育特征

序号

方法

工作面名称

冒落带高度(m)

裂隙带高度(m)

备注

1

井下实测

走向

3234

8-8.2

29-31.5

1#孔测试

倾向

8.5

32.1

2#孔测试

2

数值模拟

8.1

32.5

 

3

规程计算

8.3

39.3

裂隙带为发育最大高度计算值

4

数值模拟

3233

8.36

32.72

安徽理工大学模拟计算结果

5

数值模拟

3235

20

35-40

安徽建工学院模拟计算结果

6

相似模拟

6

33

中国矿业大学相似模拟结果,仅据图片分析微裂隙,未深入研究

7

33采区统计

6-20

29-40

为整体范围值

-1 33采区不同工作面不同方法获得的“两带”高度值统计表

依据表-1统计结果,可以看出:

1)对3234工作面测试分析冒落带高度范围为8.1-8.5m,裂隙带高度范围为29-32.5m,走向方向和倾向方向因钻孔位置较近,其值差别不大。该结果与“三下”开采规程计算结果较为吻合。

2)采区实测值较其他方法更为细致、准确,其利用价值较高。所获得的33采区32煤层开采顶板“两带”高度值范围较大,利用数据时注意选择。

 

五、效果与评价

受现场条件所限,本次井下“两带”高度实测仅在33采区的3234工作面进行,所取得的数据具有一定的局限性,同时采用数值模拟等手段获得了其他工作面覆岩破坏高度值,对以后的回采工作起到了很好的指导工作。建议今后工作面回采过程中加强井下实测工作,使得33采区煤层开采覆岩变形与破坏资料更为丰富,更加准确可靠。