印度某矿采场上覆厚岩层破断行为实验研究.pdfVIP

2010年12月 矿 业安全 与环保 第37卷第6期 印度集矿采场上覆厚岩层破断 行为实验研究 ． 孔海陵 ，王路珍 ，陈荣华 (1．盐城工学院基础部，江苏 盐城 224003；2．中国矿业大学 力建学院，江苏徐州221008) 摘 要：依据印度东部煤田有限公司(ECL)Jhanjra煤田R一Ⅵ煤层2号钻孔地质资料和开采工艺参数 等数据，运用相似材料模拟试验对含厚顶板的上覆岩层在工作面推进过程 中的矿压规律进行分析。研究 表 明：厚顶初次来压步距长，破断时动压现象非常明显；厚顶的破断对上覆岩层 的破断起到控制作用，破 断 后，上覆岩层与厚顶保持同步协调运动。随着工作面向前推进，在工作面前方煤壁形成支承压应力增高 区；在呆场上方靠近煤层的顶板 中，形成拉应力增高区，导致顶板产生拉伸破坏 ；工作面前后方剪应力呈中 心对称分布，并在前后方煤壁上端形成压剪破坏。 关键词 ：厚顶；破断；相似材料；模拟试验 中图分类号-TD325 文献标志码 ：B 文章编号 ：1008—4495(2010)06一OOO9—04 往往借助于相似材料模拟试验以获得满足工程应用 1 概述 要求的数值解。 自采用长壁开采技术以来，回采工作面的顶板控 印度东部煤田有限公司(ECL)Jhanjra煤田R一Ⅵ 制一直是采矿学科研究的核心问题之一。采场顶板 煤层覆岩是含有厚板的典型实例，依据2号钻孔地质 中厚岩层的变形对整个顶板的稳定性具有控制作用 ， 资料和开采工艺等相关参数，运用相似材料模拟试验 因此 ，用厚板模型来分析厚岩层的力学行为 。厚 对该矿 R一Ⅵ煤层顶板采场应力场、岩层移动及矿压 板的存在 ，使得覆岩 的变形和破坏具有一些新 的特 进行 了系统的力学分析。根据平面应力矿压模型，对 点，对采场矿压控制提出了严峻的挑战，如具有 良好 该矿采场上覆厚岩层进行相似材料模拟试验 ，分析厚 分层性的厚顶板来压的特征 、厚关键层覆岩的采场 层老顶破断垮落过程，给出老顶及其上覆岩层的支承 矿压规律 。随着工作面的推进 ，工作面顶板活动空 压力分布曲线和岩层下沉量变化曲线。 间与老顶悬臂梁结构的弯矩加大，使工作面压力加 大，来压时，采动影响波及 的范围增大 。同时，由于 2 长壁开采采场上覆厚岩层破断行为的相似 各矿区地质条件的差异 ，厚顶板破断与垮落的形式也 材料模拟试验 具有多样性和随机性 ，目前还没有形成大致相同的含 通常 ，研究长壁采场在工作面推进过程 中上覆岩 有厚板覆岩变形和破坏的计算和分析程序或规范。 层运动与控制关系，均采用沿走向的平面应力相似模 相似材料模拟是当前研究岩层运动的主要方法 型进行模拟研究。 之一_6…。许多工程实际问题 ，由于所研究问题的几 2．1 模拟试验 何特征及边界条件等制约而无法求得其解析解，因此 模型实验 的原型是 印度东部煤 田有 限公司 (ECL)Jhanjra煤 田R一Ⅵ岩层2号钻孔 l和2煤层。 收稿 日期 ：2010—04～10；2010—07—27修订 煤层厚度 5ill，埋深251m，直接顶是