浅埋煤层岩层控制理论与技术

矿山压力与岩层控制模拟试题及答案.

一、名词解释：（每题2分，共20分） 1、矿山压力 2、岩石的孔隙度 3、泊松比 4、流变 5、蠕变 6、原岩应力 7、支承压力 8、回采工作面 9、初次来压 10、砌体梁 二、填空题：（每空1分，共10分） 1、根据回采工作面前后的应力分布情况，可将工作面前后划分为减压区、 和 。 2、根据破断的程度，回采工作面上覆岩层可分为 和 。 3、采空区处理方法有煤柱支撑法， ， 和 。 4、直接顶的完整程度取决于 ， 。 5、初撑力是指 。 三、简答题：（8题任选6题，每题5分，共30分） 1、对原岩应力状态有哪几种假说？ 2、岩石的孔隙性、孔隙度和孔隙比有什么不同？ 3、煤层开采后，上覆岩层按破坏方式可以分为哪几个区？ 4、采区平道矿压显现沿走向要经历那几个阶段？ 5、影响回采工作面矿山压力显现的主要因素有哪些？ 6、简述回采工作面支架与围岩关系的特点。 7、简述采区巷道支护的主要形式。 8、什么叫煤矿动压现象？ 四、计算题（每题5分，共10分） 1、某回采工作面煤层采高m ＝2.5m ，直接顶为粘土页岩，其总厚度∑h ＝8m ，直接顶的破碎膨胀系数Kp ＝1.4，试问煤层开采后，破碎的直接顶岩石能否充满采空区？ 2、某矿取页岩岩样3块，作成直径cm 5，长cm 10的标准试件3块，分别做00065,55,45的抗剪强度试验，施加的最大载荷相应为kN kN kN 65.9126.17、、，求页岩的内聚力C 和内摩擦角 。 五、论述题：（4题任选3题，每题10分，共30分） 1、画出岩体的应力应变全程曲线，并简述该过程。 2、莫尔强度理论和格里菲斯强度理论提出的基本思想是什么？它们本质上有什

煤矿保水开采技术

中国矿业大学 题目：保水开采技术 2014年10月26日

摘要： (3) 一、研究背景 (3) 二、煤炭开采对地下水的影响分析 (4) 1.1煤炭开采对地下水水位的影响 (4) 1.2煤炭开采对地下水水质的影响 (4) 三、保水开采技术途径 (5) 2.1 合理选择开采区域 (5) 2.2留设防水煤岩柱 (5) 2.3 应用保水采煤方法 (5) 2.4对采矿区实施充填 (6) 2.5 长壁工作面快速推进 (6) 四、煤矿保水开采主要影响因素 (7) 五、榆神府矿区保水开采实践 (7) 4.1矿区概况及水资源破坏情况 (7) 4.2保水开采工程技术措施及保水效果 (8) 六、煤矿保水开采的研究方向 (9) 七、结语 (9) 参考文献： (9)

针对采煤过程对区域水文地质的影响和对地下水资源的破坏问题，从煤矿开采对地下水位、水质的影响，工作面的布置、煤岩柱的留设、采煤方法、长壁工作面快速推进等方面提出了保水开采的技术途径。以榆神府矿区保水开采实践为例讲述保水开采方法的效果，总结了保水开采技术今后的研究方向，提出了可行性研究方位，完善了保水开采技术的理论体制。 关键字：保水开采、水资源破坏、煤矿水位、水质 一、研究背景 长期以来，我国煤炭开采一直是以牺牲矿区环境为代价，在煤炭开采后，造成农田以及建筑物破坏、村庄迁徙、矸石堆积如山，河川迳流量减少，部分地区地下水水源干枯、土地沙漠化等矿区生态环境严重破坏的问题。随着我国煤炭产量的不断增加，煤炭开采所带来的环境问题愈加突出，其中水资源的破坏问题最为明显，也最为敏感，因为我国大部分矿区分布在中西部干旱半干旱地区。煤矿开采过程中破坏了地下含水层的原始迳流，大量排出地下水；采空区上方导水裂隙带与地下水体贯通，形成大规模地下水降落漏斗，造成区域含水层水位下降，直接影响到区域水文地质条件。采动影响稳定后产生的地表沉陷往往影响到地表水体 (河流、湖泊、井泉等)的原来形态，造成部分沟泉水量减少甚至干涸；影响当地居民正常的生产生活，进而影响区域植被生长，甚至土地沙漠化。我国每年采煤破坏地下水22亿m3。而同期南水北调工程的调水量为448亿m3、总投资约5 000亿，此外，不少矿井发生突水事故，造成经济损失。可见保水开采的经济效益、社会效益、生态效益是巨大的。随着人们对环境保护意识的加强，越来越强调发展与环境相协调的煤炭开采技术，即开发绿色采矿技术，对水资源的保护性开采技术，是绿色采矿技术的核心内容之一．保水开采刻不容缓我国西北地区煤炭资源丰富，煤层厚、埋藏浅，人为的疏干排水和采动形成的导水裂隙造成煤系含水层的自然疏干和第四系含水层的流失，破坏了地下水资源，使原本脆弱的西部环境问题更加突出。因此，在采煤前查明矿区水资源分布范围和状态，掌握含水层、隔水层厚度等水文地质资料，合理选择采矿工艺，有效控制覆岩破坏，进行保水采煤或尽可能的减少对水资源的破坏，是煤矿区保水开采重要研究内容?。保水开采的目标是在防治采场突水的同时，对水资源进行有意识的保护，使煤炭开采对矿区水文环境的扰动量小于区域水文环境容量。研

智慧树知到《矿山压力与岩层控制》章节测试答案

智慧树知到《矿山压力与岩层控制》章节测试答案绪论 1、采矿工程的力学本质是 A:围岩的破坏及其控制问题 B:压力拱假说 C:掩护梁假说 D:铰接岩块假说 答案:围岩的破坏及其控制问题 2、下列不属于矿压引起的事故的是 A:冲击地压 B:冒顶事故 C:透水事故 D:火灾 答案:火灾 3、安全采矿最核心的问题是 A:如何保障采掘空间的安全问题 B:冒顶事故 C:透水事故 D:冲击地压 答案:如何保障采掘空间的安全问题 4、以下属于矿压引起的问题的是 A:巷道冒顶、片帮

B:巷道两帮鼓出 C:巷道顶板移近 D:顶板下沉与支架承载 答案:巷道冒顶、片帮,巷道两帮鼓出,巷道顶板移近,顶板下沉与支架承载5、下列属于有关矿压的理论中属于掩护拱假说的是 A:自然平衡拱假说 B:压力拱假说 C:掩护梁假说 D:铰接岩块假说 答案:自然平衡拱假说,压力拱假说 第一章 1、下列说法错误的是 A:垂直应力都是压应力，且水平应力比垂直应力小得多 B:垂直应力随深度增加呈正比例增加 C:采动前岩层中任何点的垂直平面和水平面上都不存在剪应力分量 D:垂直应力是由水平应力引起的 答案:垂直应力是由水平应力引起的 2、下列不属于矿山压力显现条件的是 A:采动 B:矿山压力作用 C:围岩运动和支架受力 D:基本顶垮落

答案:基本顶垮落 3、下列说法不正确的是 A:矿山压力的存在是可观的、绝对的 B:矿山压力存在于采动空间周围的岩体中 C:矿山压力显现是相对的有条件的 D:矿山压力是显现跟矿山压力没有必然联系 答案:矿山压力是显现跟矿山压力没有必然联系 4、下列说法正确的是 A:围岩的明显运动是有条件的 B:有矿山压力一定有明显的矿山压力显现 C:底板运动压力显现强力的部位一定在应力高峰位置 D:支架明显受力没有条件限制 答案:围岩的明显运动是有条件的 5、下列属于矿山压力的来源的是 A:原始应力场 B:覆盖岩层的重力 C:构造运动的作用力 D:岩体膨胀的作用力 答案:原始应力场,覆盖岩层的重力,构造运动的作用力,岩体膨胀的作用力6、下列说法不正确的是 A:有矿山压力显现一定有矿山压力 B:有矿山压力一定有明显的矿山压力显现

保水开采缓解煤水之殇_武晓娟

中国能源报/2013年/2月/4日/第016版 煤炭 采煤与水资源矛盾日益突出 保水开采缓解煤水之殇 本报记者武晓娟 生态环境对能源发展的约束已凸显，绿色发展迫在眉睫，我国生态环境难以继续承载粗放式发展。随着我国煤炭产量的不断增加，煤矿开采带来的环境问题日益突出，其中水资源的破坏问题最为明显，尤其是我国西北部地区。 国务院日前印发的《能源发展“十二五”规划》（以下简称《规划》）提出，要安全高效开发煤炭，积极推广保水开采、充填开采等先进技术，实施采煤沉陷区综合治理。因地制宜开发煤炭共伴生资源，大力发展矿区循环经济。 噬水之祸 煤炭开采后形成采空区，进而引起顶板岩层的变形和破裂，甚至造成岩体冒落、塌陷，煤层上覆岩层中会形成导水裂隙带。 专家介绍，煤炭开采过程中，容易破坏地下含水层的原始径流，大量排出地下水。采空区上方导水裂隙带与地下水体贯通，形成大规模地下水降落漏斗，使地下水、部分地表水和大气降水沿这些裂隙通道，流入矿井形成矿井涌水。同时，造成区域含水层水位下降，直接影响区域水文地质条件。 矿井水受煤层中伴生的含硫矿物质及煤尘、岩屑等影响，极易在井下被污染，形成酸性矿井水，不加处理将难以利用，造成水资源的极大浪费。我国平均开采1吨煤要破坏近1吨水，据报道，山西采1吨煤要破坏2.5吨水，我国最高可达近10吨。 采动影响稳定后，产生的地表沉陷，往往影响到地表水体的原来形态，造成部分沟泉水量减少，甚至干涸。同时，影响当地居民正常的生产、生活，进而影响区域植被生长，甚至造成土地沙漠化。因为地下水的大幅下降，矿区地表塌陷等因素，极易造成矿区水土流失。 官方数据显示，若《煤炭工业发展“十二五”规划》发展目标全部实现，到2015年，14个煤炭基地采煤需水量将达66.47亿立方米。另据统计数据，预计到2020年，仅神东矿区对水资源的需求量就高达每天112.2.－153.06万立方米，相当于两三个百万人口规模特大城市的全部需水量。 目前，我国年用水总量已突破6000亿立方米，全面天平均缺水量超过1亿立方米，已经有2/3的城市缺水。国际能源署（IEA）发布的《世界能源展望2012》指出，2035年，中国由能源生产导致的水资源消耗将比2010年增长83%，其中煤炭生产和消费是水资源消耗的主要因素。 觉醒之途 资料显示，阳泉煤矿疏于排水，引起娘子关泉干涸、断流，1981年山西省阳泉开始组织有关专家研究保护水资源措施，是我国最早探讨水资源保护之举。由于陕北浅埋煤层的大规模开采引起日益严重的环境问题，上世纪90年代开始，科研人员开始从地质和环境灾害角度，对陕北榆神府矿区浅埋煤层开采进行研究。 在陕北侏罗纪煤田开采过程中，造成萨拉乌苏组地下水的严重渗漏与生态环境恶化。针对该问题，煤田地质专家范立民1992年首次提出“保水采煤”观点。该词的明确使用，又是在《中国西部侏罗纪煤田（榆神府矿区）保水开采与地质环境综合研究》项目中。之后，大批煤炭科研人员在保水开采方面进行深入研究并积累了诸多经验，形成一定的科学体系。

浅埋煤层矿压显现的基本规律

浅埋煤层矿压显现的基本规律 神府东胜矿区是目前我国探明储量最大的煤田,埋藏浅、上覆厚松散沙层是神东矿区煤层的典型赋存特征。但矿井初期开采实践表明,煤层埋藏浅却不一定矿压显现缓和。若支护不当则容易发生冒顶事故。 标签：浅埋煤层矿压显现支护 0 引言 神东矿区探明储量大、煤质优,是西部煤田大开发的重要战略要地。埋藏浅、上覆厚松散沙层是该矿区煤层的典型赋存特征。为掌握这种特殊条件下的顶板破断和来压规律,以寻求有效的顶板控制方法,我们先后对大柳塔C202普采工作面、1203综采工作面、进口设备装备的20601综采工作面以及20604高产高效工作面进行了矿压观测,通过对这四个不同支护条件的长壁工作面的实测来认识浅埋煤层工作面的矿压显现的基本规律[1]。 1 矿压显现情况 神东矿区地层赋存特征属于典型浅埋深煤层或近浅埋深煤层。神东矿区地层赋存的总特征是:煤层埋藏浅,顶板基岩薄,地表为厚沙土覆盖层。在神东矿区开发的初期和中期,基本上为典型浅埋煤层或近浅埋深煤层[2]。 1.1 各工作面的矿压显现主要特点这四个工作面的矿压显现情况简单概括如下[3]: 1.1.1 大柳塔煤矿C202试采工作面是该矿区第一个长壁工作面,采高 2.0m,覆岩中基岩厚20-50m,沙土载荷层厚15.0-30.0m,矿压显现主要特点如下:①老顶初次来压步距为24m;周期来压明显,一般为6～9m。②来压时顶板沿煤壁产生台阶下沉,下沉量达350～600mm,台阶下沉范围沿工作面长度最大达70m (工作面长度为102m);③摩擦式金属支柱不能够平衡顶板压力,不利于管理顶板。 1.1.2 大柳塔煤矿1203综采工作面是该矿区第一个普通综采工作面面,采高4.0m,覆岩中基岩厚15~40m,沙土载荷层厚15.0~35.0m,矿压显现主要特点如下:①工作面初次来压顶板出现自工作面到地表沿煤壁的全厚度切落。工作面中部约90的范围内(工作面长度为150m)顶板沿煤壁切落,其中31m的范围内切落最为严重,顶板最大台阶下沉量达1000mm,工作阻力为3500 kN/架,液压支架安全阀开启率达100%,支架活柱下缩量达260mm,在液压支架下架设3根液压支柱才控制住了顶板继续下沉,防止了支架大面积被压死,矿压显现剧烈;②工作面周期来压同样为覆岩全厚整体切落,观测期间4次周期来压支架载荷急剧增加,安全阀大部分开启,顶板淋水增大,部分支架油缸臌胀和胀裂;来压步距最大15m,最小9.4m,平均1 2.0m;③初次来压时,工作面和开切眼煤壁线对应的地表出现地堑,地堑落差为0.22,说明初次来压覆岩移动直至地表,顶板基岩的破断是全厚度切落,其切落线就

岩层控制理论与技术作业

中国矿业大学 2015 级硕士研究生课程考试试卷端氏煤矿大巷位置调整及围岩控制 考试科目：岩层控制理论与技术 考试时间：2016年7月 学生姓名：刘强 学号：TS15020130P2 所在院系：矿业工程学院 任课教师：窦林名教授 中国矿业大学研究生院培养管理处印制

摘要 针对沁和能源端氏煤矿该三条设计巷道穿层斜巷段的具体生产地质条件，采用动态系统设计方法确定巷道支护技术及支护参数，具体开展以下研究工作： ①根据采掘衔接需要，提前综合考虑地应力、地质构造及巷道围岩等条件，全面分析各种因素对巷道支护的影响； ②采用动态系统设计方法，合理确定各条巷道支护参数及支护技术； ③与现场生产实际相结合，当地应力、地质构造及巷道围岩等条件发生变化时，对支护参数做出合理调整。 关键词：大巷；穿层；FLAC3D；数值模拟；围岩控制 Abstract Qinhe energy Duanshi coal mine roadway in the three design for wear layer oblique lane segment specific geological condition, the dynamic system design method is used to determine the roadway supporting technology and supporting parameters and specific research work carried out the following: （1）According to the need of mining and mining, considering the in-situ stress, geological structure and surrounding rock and other conditions, the influence of various factors on roadway support is analyzed; （2）Adopt the method of dynamic system design, reasonably determine the parameters and supporting technology of roadway support; （3）Combined with the production practice, the local stress, geological structure and the surrounding rock and other conditions change, the support parameters to make reasonable adjustments. Key words: large lane; wear layer; FLAC3D; numerical simulation; surrounding rock control

矿山压力与岩层控制试题答案

1、矿山压力：由于矿山开采活动的影响在巷硐周围形成的力。 2、矿山压力显现：由于矿压的影响，而表现出来的一系列有形的变形。 3、矿山压力控制：为使采矿工作正常、安全进行所采取的各种减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的方法 4、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力。 5、构造应力：由地壳构造运动在岩体中引起的应力。 6构造应力的特点： 构造应力以水平力为主，具有明显的区域性和方向性，其基本特点如下 ①分布不均，在构造区域附近最大； ②水平应力为主，浅部尤为明显； ③具有明显的方向性； ④坚硬岩层中明显，软岩中不明显； 7、圆孔周围的应力场： ①r、t分布与方向角无关，皆为主应力。园孔任一方向应力分布相同； ②围岩内应力大小与弹性常数E、u无关，与距孔边距离有关R t=5r1； ③双向等压时，园孔周边全处于压缩应力状态； ④在园孔内3倍直径以远，应力接近原始应力(影响半径)。 ⑤双向等压园孔应力集中系数最大为2。 8、砌体梁结构 在上覆岩层中存在由断裂岩块组成的“砌体梁”，因岩块相互挤压，形成承载结构。认为： ①上覆岩层可以坚硬岩层为底划分若干组，其上软弱岩层为载荷； ②随着工作面推进上方坚硬岩层断裂形成岩块，岩块间受水平推力成铰接关系； ③铰接岩块在某些条件下可形成平衡体。 9、直接顶岩层破坏离散原因： ①节理裂隙的切割；②初次放顶前直接顶的状态；③支架的影响；④工作面长度短时，⑤直接顶很容易离层；⑥分层工作面； 10、离层原因：直接顶较软，易发生弯曲变形未及时支护或支撑力不足。 11、矿压显现指标： ①顶板下沉S( mm )一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶板相对移近量； ②顶板下沉速度V (mm/h )单位时间顶板下沉量； ③支柱变形与折损，观察喷液、下缩J裂、折断等； ④顶板破碎情况，单位面积中顶板冒落面积所占百分比； ⑤局部冒顶，小范围顶板垮落； ⑥大面积冒顶或顶板沿工作面煤壁切落； ⑦支架载荷； 12、支承压力：巷道两侧改变后的切向应力增高部分。 13、极限平衡区：巷道周围处于极限平衡状态的岩体范围。 14、老顶的初次来压：老顶第一次失稳所产生的工作面压力增大的现象。 15、老顶来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。 16、初次来压特点： ①顶板下沉量增大，支柱载荷突然增大； ②煤壁内支承压力增大，变形与偏帮严重；

郭家滩煤矿含_隔_水层特征及井筒充水因素_田亚飞

收稿日期：2014－07－23 作者简介：田亚飞（1974—），男，陕西佳县人， 1997年毕业于中国地质大学（北京）岩土工程专业，工程师，从事岩土工程及煤矿地质技术研究与管理工作。 郭家滩煤矿含（隔）水层特征 及井筒充水因素 田亚飞 （陕西榆林能源集团有限公司，陕西榆林719000） 摘 要：针对榆神矿区三期开发区郭家滩煤矿井筒施工区水文地质条件，分析了井筒施工区的含水 层、隔水层特征，研究了井筒充水因素，对于井筒施工和含水层结构保护具有一定意义。 关键词：水文地质条件；含（隔）水层；保水采煤；井筒充水因素；榆神矿区中图分类号：TD163文献标识码：B 文章编号：1671－749X （2015）01－0103－03 Characteristics of aquifers and water-filling factors of shaft in Guojiatan Coal Mine TIAN Ya-fei （Shaanxi Yulin Energy Group Co．，Ltd ，Yulin 719000，China ） Abstract ：According to the hydrogeological conditions of shaft construction area of Guojiatan Coal Mine in Yushen mining area ，the paper analyzed the characteristics of aquifer in shaft construction area and water filling factors of shaft．The results can provide references for shaft construction． Key words ：hydrogeological condition ；aquifer ；water-preserved mining ；water-filling factor of shaft ；Yushen mining area 0引言 榆神矿区郭家滩煤矿是我国西部即将建设的一 处特大型煤矿， 设计年产1000万t ，全部采用综合机械化采煤技术。煤矿建设前，对井筒穿过区进行 了综合勘查，以便查明井筒穿过区的水文地质条件，制定井筒防治水技术措施，确保井筒施工顺利进行，同时保护井筒施工区含水层结构，实现地下水资源保护与矿井开采同步协调发展。本文将以勘查资料为依据，分析井筒含水层、隔水层特征，研究井筒充水因素，为科学施工提供依据。 1 井筒含水层及隔水层特征 1.1 含水层特征 萨拉乌苏组及风积沙孔隙潜水含水层：①井筒 区内井检孔揭露厚度11.50 25.10m ，风积沙的岩 性为浅黄色、 褐黄色细沙、粉沙，疏松；萨拉乌苏组岩性主要为灰褐色中细粒砂，及灰白色、灰黄色细砂及粉细砂。含水层厚度8.23 17.79m ， 平均厚度为11.29m ；水位埋深2.51 5.74m ，平均埋深为3.88m 。根据钻孔资料该含水层为透水性强，富水性弱 中等的含水层。富水程度主要受降雨量制约和土层顶面形态控制。应注意的是，沙层水的水位动态，分布范围与大气降水的丰欠直接相关，沙层水位随着一年中降水量的变化相应变化。本次钻探工程施工时正值冬春交际， 冻土层未融即溶之时，潜水位较浅，地表水塘、海子田间疏水渠水位均较高，但 随着时间的推移至本次野外施工结束时，很多的小水塘、 海子和水渠已干涸或近干枯，此为例证；②据抽水试验，单位涌水量0.27537 0.46827l /s.m ，平均0.35898l /s.m ；统径统降单位涌水量0.07052 0.10086l /s.m ，平均0.07901l /s.m ，富水性弱 中等；渗透系数3.11849 8.94400m /d ，平均 3 01第1期田亚飞郭家滩煤矿含（隔）水层特征及井筒充水因素

浅埋煤层的矿压特征与浅埋煤层定义

第21卷 第8期 岩石力学与工程学报 21(8)：1174～1177 2002年8月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Aug.，2002 2000年12月21日收到初稿，2001年2月19日收到修改稿。 * 国家自然科学基金(50104009)和陕西省教委专项科研计划(00JK219)资助项目。 作者 黄庆享 简介：男，1966年生，1987年毕业于西安矿业学院采矿专业，1998年在中国矿业大学(徐州)获博士学位，现任教授、系副主任，主要从事采矿工程和岩层控制方面的教学与科研工作。 浅埋煤层的矿压特征与浅埋煤层定义 黄庆享 (西安科技学院采矿系 西安 710054) 摘要 根据3个不同条件的浅埋煤层工作面矿压实测，得出了中国特大浅埋矿区顶板破断规律与普通采场不同，主要特征是顶板切落式破断和台阶下沉，顶板垮落一般形成冒落带和裂隙带。并初步提出了以关键层、基载比和埋深为指标的浅埋煤层定义，为正确建立顶板结构模型和进行顶板控制奠定了基础。 关键词 浅埋煤层，矿压特征，定义　 分类号 TD 31 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2002)08-1174-04　 1 引 言 神府东胜煤田探明储量223.6 Gt ，占全国探明 储量的1/3，相当于70个大同矿区、160个开滦矿 区，是我国目前探明储量最大的煤田，也是世界七 大煤田之一[1]。神东矿区目前及今后相当一段时期 内，各矿开采区域大部分集中于埋深在100～150 m 以内的浅部。埋深浅、基岩薄、上覆厚松散沙层是 煤层典型赋存特征。 实践表明，煤层埋藏浅并不一定就矿压小，长 壁工作面普遍出现有台阶下沉现象，矿压显现剧烈 (图1)[2]，浅埋煤层工作面顶板破断运动具有特殊 性[3]。如何从岩层控制意义上判断浅埋煤层，是岩 层控制必须解决的问题。本文根据观测认识浅埋煤 层顶板矿压基本特征与规律，探讨岩层控制意义上 的浅埋煤层定义，为正确进行顶板控制提供依据。 2 普采工作面矿压显现特征 C202工作面是大柳塔煤矿的试采工作面，开采2-2煤层，厚度3.8 m ，倾角约 3°，埋藏深度平均为65 m 。煤层顶板直接顶厚度一般为3 m 左右，为粉砂岩、砂质泥岩。老顶厚度为17.3 m ，岩性为砂岩和砂质泥岩。开采区上方烧变岩厚度为20 m 左右，其上为毛乌素沙漠风积沙覆盖层。工作面长度为 图1 被压坏的液压支架 Fig.1 Damaged supports 102 m ，采高2.2 m ，爆破落煤，日进1循环，循环进尺1.2 m 。采用HZWA 摩擦支柱配合HDJA-1200铰接顶梁支护，见四回一，全部垮落法管理顶板。 观测期间经历了6次周期来压，主要来压特征见图2，有以下特点： (1) 老顶初次来压步距为24 m ，周期来压步距 不大，一般为6～9 m 。 (2) 周期来压明显，“三量”的增值倍数大，平 均为2.6～3.8。 (3) 来压的主要特征是沿煤壁产生台阶下沉， 台阶下沉量为350～600 mm ，最大一次沿工作面中 下部下沉范围长达70 m ，说明老顶岩块本身不能形 成稳定的铰接岩块或砌体梁结构。

岩层控制的实验方法与实测技术复习要点

岩层控制实验与实测技术 矿山压力显现：在矿山压力作用下，引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏，支护物的变形、破坏、折损以及在岩体中产生的动力现象，这些由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象，叫矿山压力显现。 岩层控制：为使矿山压力显现不影响正常的开采工作和保证生产安全，采取各种技术措施加以控制，包括巷道布置，工作面形成，对巷道及采煤工作面空间进行支护，对软弱的煤、岩体进行加固，用各种方法使巷道或采煤工作面得到卸压，对采空区进行充填，或用人工的方法使采空区顶板按预定方案冒落等一系列的控制技术和方法称为岩层控制。 岩石单轴压缩荷载作用下所能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度。 岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度。（劈裂法） 岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度（角模压剪实验） 岩石的强性模量是指岩石在弹性变形阶段其应力与应变变化值之比。 岩石在三向压缩荷载作用下，达到破坏时所能承受的最大压应力称为岩石的三轴抗压强度。与单轴压缩实验相比，试件除受轴向压力外，还受侧向压力。三轴压轴实验的加载方式有两种，一种是真三轴加载，试件为立方体，六个面均可加压。常规的三轴实验用圆柱体作为试件，除轴向加荷载外，在试件的柱面上施加有侧向载荷。 三轴抗压加载方法：缓慢施加侧向压力到指定值，稳定数分钟，使侧压力保持恒定，变动范围不应超过选定值的±2%。此时可调整电阻应变仪读数使之为零，作为应变测量的起始点。然后再以0.5～1.0MPa/s的稳定加载速率施加纵向载荷直至试件破坏，记下破坏载荷值。卸载后取出试件，记录其破坏状况。必要时可量取破坏面与σ1作用面的夹角θ。 相似材料是由胶结物和填料组合而成，胶结料的力学性质很大程度上决定相似材料的力学性质，其力学性质可分为四类：（相似材料模拟材料相似材力学性质：） ①无机胶结料如石膏、水泥、石灰、碳酸钙、水玻璃等，具有脆性破坏的特点； ②碳氢类石油产品如石腊、凡士林、地蜡、油类等，具有弹塑性和塑性变形的特点； ③合成树脂如环氧树脂、尿素树脂等，其特性变化范围宽，由脆性直至塑性； ④天然胶质产品如松香、沥青等，具有脆性特点。 常用胶结料的特性：石膏强度高，凝固快，在相似材料中能起迅速成型和增加强度的作用，可作为主胶结料；水泥强度更高，压拉比大，故可作为大比例模型的胶结料（具有明显脆性，特点强度大，制作简单，来源广）；其他如碳酸钙（强度低，可作为相似材料中降低强度成分）、高岭土（强度低，材料可塑性低）、石灰强度较低（脆性极明显可以增加相似材料脆性），可作为调节强度及变形性能之用。 1、石膏胶结料 以石膏作为主要胶结料广泛应用的有纯石膏及石膏—砂两种相似材料。 （1）纯石膏或石膏硅藻土材料 这种相似材料取材方便，成型容易，力学指标范围较大，弹性好，广泛用于测定应力的模型。但这种材料一般用于浇注型模型，因为过量的水将导致模型呈多孔结构，在较大的围压下压缩变形过大，不如压实型模型更能模拟各向受压的岩体变形特征。 （2）石膏加填料 根据成型方法可分为浇注型及压实型，目前主要使用压实型成型法。填料通常用：砂子，经试验认为相似材料的内摩擦角甲完全取决于砂粒结构，石膏胶结料对其不起作用。 2、水泥胶结料 优点是强度高，可作1∶10的大比例模型试验。缺点是硬化时间长，而且强度持续增长 3、石腊胶结料 石腊胶结材料有以下优点： ①岩层沿模型全长制作均匀②由于材料处于热态时塑性良好，模型中各层易压平，这就能保证在小比例模型中能较准确地模拟厚度不大的岩层；③制作模型快，只要岩层压平后2-8h，材料凝固，模型就完成了，而且试验完成后，材料还可复用；④不管试验期多长，材料力学性质不受湿度影响而变化 材料的缺点是： ①材料强度及压拉比较低；②在一些情况下弹性模量偏低；③塑性较高。因此不宜用于大比例模型中

采矿与岩层控制工程学报2020年第1期引用格式

学报2020年第1期引用格式 李江华，李宏杰，李在春，等.珲春河下近距离煤层开采及对河堤损害影响的研究[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013538. LI Jianghua，LI Hongjie，LI Zaichun，et al. Research on river dike failure of short-distance coal seams mining under Hunchun River[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013538. 杨光辉，王开，张小强. 深井巷内预制充填体切顶无煤柱开采技术研究[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013038. YANG Guanghui，W ANG Kai，ZHANG Xiaoqiang. Study on non-pillar mining technology of preset packing body and roof cutting in deep well roadway[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013038. 侯恩科，从通，谢晓深，等. 基于颗粒流的浅埋双煤层斜交开采地表裂缝发育特征[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013521. HOU Enke，CONG Tong，XIE Xiaoshen，et al. Ground surface fracture development characteristics of shallow double coal seam staggered mining based on particle flow[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013521. 李尧，杜刚. 含瓦斯抽放钻孔沿空掘巷窄煤柱合理宽度研究[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013007. LI Yao，DU Gang. Reasonable width of narrow coal pillars in roadway driving with gas drainage hole[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013007. 汪杰，张超，郑迪，等. 考虑时间效应的采空区顶板稳定性分析[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013011. WANG Jie，ZHANG Chao，ZHENG Di，et al. Stability analysis of roof in goaf considering time effect[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013011. 王国法，庞义辉，任怀伟. 煤矿智能化开采模式与技术路径[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013501. WANG Guofa，PANG Yihui，REN Huaiwei. Intelligent coal mining pattern and technological path[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013501. 夏永学，鞠文君，苏士杰，等. 冲击地压煤层水力扩孔掏槽防冲试验研究[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013022. XIA Yongxue，JU Wenjun，SU Shijie，et al. Experimental study on hydraulic reaming of gutters in coal seam with impact pressure[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013022. 肖江，郝强强，张思达，等. 油井套管对工作面矿压显现规律的影响[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013522. XIAO Jiang，HAO Qiangqiang，ZHANG Sida，et al. Influence of oil well casing on the law of strata pressure in working face[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013522. 徐乃忠，高超. 正断层存在的地表沉陷特殊性规律研究[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：011007. XU Naizhong，GAO Chao. Study on the special rules of surface subsidence affected by normal faults[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：011007. 张丁丁，李淑军，张曦，等. 分布式光纤监测的采动断层活化特征实验研究[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2( 1 )：013018. ZHANG Dingding，LI Shujun，ZHANG Xi，et，al.Experimental study on mining fault activation characteristics by a distributed optical fiber system[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2020，2( 1 )：013018.

浅埋煤层覆岩隔水性与保水开采分类

第29卷 增2 岩石力学与工程学报 V ol.29 Supp.2 2010年9月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept .，2010 收稿日期：2009–12–31；修回日期：2010–04–05 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50574074)；教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(教外司留[2008]890号)；榆林市产学研合作项目；陕西省重点实验室科研项目 作者简介：黄庆享(1966–)，男，博士，1987年毕业于西安矿业学院采矿工程专业，现任教授、博士生导师，主要从事矿山压力与岩层控制方面的教学与研究工作。E-mail ：Huangqx@https://www.wendangku.net/doc/aa9651501.html, 浅埋煤层覆岩隔水性与保水开采分类 黄庆享 (西安科技大学 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室，陕西 西安 710054) 摘要：通过陕北浅埋煤层保水开采的模拟研究与采动损害实测，揭示采动覆岩裂隙主要由上行裂隙和下行裂隙构成，采动裂隙带的导通性决定着覆岩隔水层的隔水性。实验分析上行裂隙带发育高度的计算公式，模拟测定下行裂隙带的发育深度。基于采动裂隙发育程度与采高和隔水岩组的关系，提出以隔采比为指标的隔水性判据，由此将保水开采分为自然保水开采、可控保水开采和特殊保水开采3类，为浅埋煤层保水开采提供科学依据。 关键词：采矿工程；浅埋煤层；覆岩；隔水性；保水开采 中图分类号：TD 32 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)增2–3622–06 IMPERMEABILITY OF OVERBURDEN ROCK IN SHALLOW BURIED COAL SEAM AND CLASSIFICATION OF WATER CONSERV ATION MINING HUANG Qingxiang (Key Laboratory of Western Mine Exploitation and Hazard Prevention of Ministry of Education ，Xi ′an University of Science and Technology ，Xi ′an ，Shaanxi 710054，China ) Abstract ：According to simulation model tests and water conservation of overburden rock in shallow-buried coal seam ，it is revealed that the cracks of overburden rock induced by mining are mainly composed of upward cracks and downward cracks ；the impermeability of overburden impermeable layer depends on the interpenetration of mining crack zone. The calculation formula of the developing height of upward crack zone is analyzed ；and the developing depth of downward crack zone is also measured by simulation. Based on the relationship among developing degree of mining crack ，mining height and impermeable layer ，the impermeability criterion is put forward by the ratio of impermeable layer thickness to mining height. The water conservation mining is divided into 3 types ，i. e. nature water conservation mining ，controllable water conservation mining and special water conservation mining ，which provide scientific basis for shallow buried coal seam mining. Key words ：mining engineering ；shallow buried coal seam ；overburden rock ；impermeability ；water conversation mining 1 引 言 我国西部毛乌苏沙漠边缘地下煤层储量丰富， 仅陕西境内的榆神府煤田含煤面积约2.7×104 km 2，总储量约2.4×1011 t ，被列为世界七大煤田之一[1]。目前，该矿区正在大规模开发，2008年区内原煤产量1.55×108 t ，并且以每年2.0×107 t 的速度递增。

保水开采

保水开采 班级：采矿2014级1班姓名：阮泽宇学号：01140041 摘要：保水开采的概念包括下列三个层次的内涵：首先要避免才没工作面的突水事故，实现工作面安全高效开采；其次，采取技术减少采煤对地下含水层的破坏程度，保护地下水资源；第三，要对矿井疏排水进行资源化利用，一定程度上实现“煤水共采”，同时对采煤破坏的含水层进行恢复和再造。本文通过举例介绍部分保水开采的方法。 1.浅埋煤层保水开采岩层控制实例 我国西部浅埋煤层保水开采的核心理念是保护生态水位，保水开采岩层控制的理论基础是隔水层的稳定性。基于陕北浅埋煤层煤水赋存条件，通过物理模拟和地裂缝实测分析，揭示了浅埋煤层隔水岩组的“上行裂隙”和“下行裂隙”发育规律，发现了“上行裂隙”和“下行裂隙”的导通性决定着隔水岩组的隔水性。通过理论分析，给出了“上行裂隙带”发育高度和“下行裂隙带”发育深度的计算公式，建立了以隔水岩组厚度与采高之比( 隔采比) 为指标的隔水岩组隔水性判据。据此，提出了保水开采分类方法，基于神府矿区条件给出了分类指标范围。保水开采分类 覆岩隔水岩组的厚度、性质和采高不同，隔水岩组的稳定性不同。根据隔采比指标对保水开采进行分类，有利于从宏观上确立对应的开采方法。 (1) 自然保水开采类。采用一次采全高长壁开采方法，隔水岩组位于弯曲下沉带并保持隔水性，称为自然保水开采类。神府矿区基岩的导水裂隙带高度一般为18 ～ 28 倍采高，取上限 28 倍; 下行裂隙深度取 2 倍采高，代入( 4) ，则神府矿区自然保水开采的条件为Gc ≥ 28M + 2M + ( 3 ～ 5) M = ( 33 ～ 35) M即，有效隔水岩组为黏土层( 或基岩) 时，隔水岩组总厚度超过 33( 或 35) 倍采高才能实现自然保水开采。对于神府矿区厚度为 10 m 的厚煤层，如果采用放顶煤开采，则隔水岩组厚度必须大于 330 ～ 350 m 才能实现自然保水采。显然，大部分工作面不能满足自然保水开采条件。 (2) 限高保水开采类。当隔水岩组厚度介于18 ～ 33 倍采高时，上行裂隙一般不会导通隔水岩组，隔水岩组的隔水性处于安全～临界安全状态。此类区域，可以通过限制一次采高的分层开采或协调开采等方式，控制裂隙带发育高度，实现保水开采，称为限高保水开采类。如果按照采高 3 m 计算，隔水岩组厚度为54 ～99 m 属于限高保水开采类; 采高为 5 m 时，隔水岩组厚度处于 90 ～165 m。神府矿区的大部分区域属于此类。榆树湾煤矿采用限高 5. 5 m 分层开采 11 m 厚的煤层，取得了保水开采的成功。 (3) 特殊保水开采类。如果隔水岩组很薄，采动后隔水岩组完全处于垮落带或裂隙带，采动将导致隔水岩组完全破坏，需要采取充填开采等特殊开采方式实现保水开采，称为特殊保水开采类。陕北神府煤田的煤层覆岩一般属于中硬—坚硬顶板，为了工程安全取其上限，按照坚硬的板考虑，则导水裂隙带发育高度将超过 18 倍采高。采用长壁全部垮落法开采，采高为 3 ～ 5 m 时，隔水岩组厚度小于 54 ～ 90 m 的区域，属于特殊保水开采区。对于此类区域，可采用采空区条带充填，实现保水开采。根据研究，对于神府矿区特殊保水开采条件，充填 20%左右可实现 75%左右的地表减沉效果。关于条带充填保水开采的隔水岩组稳定性判据及具体充填参数确定，见文献［27－28］。 结论