浅埋薄基岩重复采动条件下“两带”高度发育规律实测研究.pdf

★科技与工程★ 移动扫码阅读 引用格式冉星仕,于秋鸽􀆱浅埋薄基岩重复采动条件下 “ 两带”高度发育规律实测研究 [J]􀆱中国煤炭,２ ０ ２ ０,４ ６ ８ １ ０ ５－１ １ １ 􀆱 R a nX i n g s h i,Y uQ i u g e 􀆱F i e l dr e s e a r c ho nh e i g h td e v e l o p m e n t l a wo f＂t w oz o n e s ＂u n d e rr e p e a t e dm i n i n g w i t hs h a l l o w Ｇ b u r i e dt h i nb e d r o c k[J]􀆱C h i n aC o a l,２ ０ ２ ０,４ ６８ １ ０ ５－１ １ １ 􀆱 基金项目华能集团科技项目 HNK J １ ８ H ５ １ ,国家自然科学基金资助项目 ５ １ ７ ０ ４ １ ６ １ ,天地科技开采设计事业部青年基金资助项目 K J ２ ０ １ ８ T D K C ２ L ０ ９ 浅埋薄基岩重复采动条件下 “两带” 高度发育 规律实测研究 冉星仕１ 于秋鸽２, ３ １ 􀆱神木县隆德矿业有限责任公司,陕西省榆林市,７ １ ９ ３ １ ６; ２ 􀆱天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京市朝阳区,１ ０ ０ ０ １ ３; ３ 􀆱煤炭科学研究院有限公司开采研究分院,北京市朝阳区,１ ０ ０ ０ １ ３ 摘 要 为了研究浅埋薄基岩重复采动条件下覆岩 “ 两带”高度发育规律,以隆德煤矿 实际地质采矿条件为工程背景,采用理论计算、现场实测的分析方法研究了隆德煤矿１ ０ １工 作面单一煤层开采及２ ０ ９工作面重复采动条件下的 “ 两带”高度发育规律.研究结果表明 浅埋薄基岩煤层单一工作面开采的垮采比为５ 􀆱 ３ ４５ 􀆱 ６ ４,裂采比１ ６ 􀆱 ３ １１ ６ 􀆱 ６ ６,与理论值 相近,厚及巨厚坚硬岩层对导水裂缝隙带发育具有抑制作用;重复采动条件下,上部煤层的 垮采比增大,下部煤层垮采比减小,现行采煤规范中重复采动条件下的 “ 两带”高度计算公 式忽略了两层煤的相互影响;隆德煤矿浅埋薄基岩条件下１ ０ １、２ ０ ９工作面重复开采的导水 裂缝隙带高度约为９ ０ 􀆱 ３ １９ ９ 􀆱 ９ ５m,裂采比为２ ２ 􀆱 ５ ８２ ４ 􀆱 ９ ９. 关键词 浅埋薄基岩 重复采动 两带高度 发育规律 安全开采 中图分类号 T D ３ ２ ５ 文献标识码 A F i e l dr e s e a r c ho nh e i g h td e v e l o p m e n t l a wo f ＂ t w oz o n e s ＂u n d e rr e p e a t e d m i n i n gw i t hs h a l l o w Ｇ b u r i e dt h i nb e d r o c k R a nX i n g s h i １, Y uQ i u g e ２,３ １ 􀆱 S h e n m uL o n g d eM i n i n gC o 􀆱,L t d 􀆱,Y u l i n,S h a a n x i,７ １ ９ ３ １ ６,C h i n a; ２ 􀆱C o a lM i n i n ga n dD e s i g n i n gD e p a r t m e n t,T i a n d iS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yC o 􀆱,L t d 􀆱,C h a o y a n g,B e i j i n g１ ０ ０ ０ １ ３,C h i n a; ３ 􀆱 C o a lM i n i n gR e s e a r c hB r a n c h,C C T E GC h i n aC o a lR e s e a r c hI n s t i t u t e,C h a o y a n g,B e i j i n g１ ０ ０ ０ １ ３,C h i n a A b s t r a c t T os t u d yt h eh e i g h td e v e l o p m e n t l a wo f＂ t w oz o n e s ＂u n d e rr e p e a t e dm i n i n gw i t hs h a l l o w Ｇ b u r i e dt h i nb e d r o c k, b a s e do nt h ep r a c t i c a lg e o l o g i c a lm i n i n gc o n d i t i o n si nL o n g d eC o a lM i n e,t h e o r yc a l c u l a t i o na n dp r a c t i c a l t e s ta n a l y s i sm e t h o d s w e r eu s e dt os t u d yt h eh e i g h td e v e l o p m e n t l a wo f＂ t w oz o n e s ＂u n d e rs i n g l ec o a l s e a m m i n i n go f１ ０ １w o r k i n gf a c ea n dr e p e a t e d m i n i n go f ２ ０ ９w o r k i n gf a c e i nL o n g d eC o a lM i n e 􀆱 T h es t u d yr e s u l t ss h o w e dt h a t t h er a t i oo fc a v i n ga n dm i n i n gh e i g h to fs i n g l e w o r k i n gf a c em i n i n g i ns h a l l o w Ｇ b u r i e dt h i n Ｇ b e d r o c kc o a l s e a mw a s５ 􀆱 ３ ４－５ 􀆱 ６ ４,a n dt h e r a t i oo f f r a c t u r i n ga n dm i n i n gh e i g h tw a s １ ６ 􀆱 ３ １－１ ６ 􀆱 ６ ６,w h i c hw a sc l o s e t ot h e t h e o r e t i c a l v a l u e,a n dt h et h i c ka n de x t r e m e l yt h i c kh a r dr o c ks t r a t ah a di n h i b i t o r ye f f e c t o nt h ed e v e l o p m e n to fw a t e r f l o w i n g f r a c t u r e z o n e;u n d e r r e p e a t e dm i n i n gc o n d i t i o n s,t h e r a t i oo f c a v i n ga n dm i n i n gh e i g h t o f u p Ｇ ５０１ 浅埋薄基岩重复采动条件下 “ 两带”高度发育规律实测研究 p e rc o a l s e a mi n c r e a s e d,w h i l e t h a t o f l o w e r c o a l s e a md e c r e a s e d,a n d t h eh e i g h t c a l c u l a t i o n f o r m u l ao f ＂ t w oz o n e s ＂u n d e r r e p e a t Ｇ e dm i n i n gc o n d i t i o n s i nc u r r e n t c o a lm i n i n gs t a n d a r d i g n o r e dt h em u t u a l i n f l u e n c eo f t w oc o a l s e a m s;u n d e r t h e c o n d i t i o no f s h a l Ｇ l o w Ｇ b u r i e dt h i nb e d r o c k i nL o n g d e c o a lm i n e,t h eh e i g h t o fw a t e r f l o w i n g f r a c t u r e z o n eo f １ ０ １a n d２ ０ ９w o r k i n g f a c e su n d e r r e p e a t Ｇ e dm i n i n gw a sa b o u t ９ ０ 􀆱 ３ １－９ ９ 􀆱 ９ ５m,a n dt h er a t i oo f f r a c t u r i n ga n dm i n i n gh e i g h tw a s２ ２ 􀆱 ５ ８－２ ４ 􀆱 ９ ９ 􀆱 K e yw o r d s s h a l l o w Ｇ b u r i e dt h i nb e d r o c k,r e p e a t e dm i n i n g,h e i g h to f ＂ t w o Ｇ z o n e s ＂,d e v e l o p m e n t l a w,m i n i n gs a f e t y 煤层开采以后,上覆岩层平衡状态遭到破坏, 覆岩垮落、移动、变形形成垮落带、裂缝隙带和弯 曲下沉带,垮落带和裂缝隙带合称导水裂缝隙带, 当导水裂缝隙带波及煤层顶板水体时将造成工作面 淋水增多,严重时发生工作面突水、溃砂,危及矿 井安全生产[ １].因此,准确观测导水裂缝隙带的顶 点位置对防止地下水流失及矿井突水事故具有重要 的指导意义.目前,针对单层煤开采造成的导水裂 缝隙带高度发育规律,国内外学者作了大量的研究 工作并取得丰硕的研究成果.基于相似模拟和现场 实践,刘天泉[ ２]提出采动影响线下覆岩存在 “ 横三 区” 、“ 竖三带” ,归纳得出了导水裂缝隙带高度经 验公式;钱鸣高[ ３]对上覆岩层采动裂隙分布特征进 行研究,揭示了长壁工作面覆岩采动裂隙的两阶段 发展规律与 “O”形圈分布特征;黄庆享[ ４]通过陕 北浅埋煤层保水开采实践,认为采动覆岩裂隙主要 由上行裂隙和下行裂隙构成,采动裂缝隙带的导通 性决定着覆岩隔水层的稳定性;马立强[ ５]对神东矿 区沙基型薄基岩浅埋煤层覆岩导水通道分布特征展 开研究,得到了裂隙演化机理、发育过程及分布特 征;P a l c h i kV[ ６]发现长壁开采覆岩裂隙和形态方 面存在３个不同的移动带.随着矿井开采逐渐向深 部延伸,不可避免会遇到重复采动问题.重复采动 影响下与普通地质条件下 “ 两带”高度发育规律具 有显著差别,尤其当上覆基岩较薄时,采动造成的 导水裂缝隙带更容易波及地表松散层裂隙水.目 前,关于浅埋深薄基岩水体下重复采动引起的覆岩 破坏规律研究较少.王振荣等[ ７]通过对布尔台煤矿 重复采动形成的 “ 两带”高度进行现场实测发现多 煤层重复采动条件下的裂采比可达２ ４ 􀆱 ０ ２;王庆照 等[ ８]研究了厚煤层重复采动条件下的覆岩破坏规 律,得到下部煤层开采造成的覆岩裂缝隙带发育高 度随着上部煤层采空区形成时间的增加而降低.笔 者以隆德煤矿１ ０ １工作面和２ ０ ９工作面下行开采为 背景,对浅埋薄基岩重复采动造成的覆岩破坏规律 进行研究. １ 隆德煤矿地质采矿条件 隆德煤矿位于陕西省榆林市神木县境内,现生 产能力５ 􀆱 ０M t/a.隆德煤矿１ ０ １工作面是１－１号 煤层首采工作面,位于隆德煤矿西翼采区,工作面 斜长２ ８ ８ 􀆱 ９m,推进长度２ ５ ２ ９m,煤层厚度１ 􀆱 ４ ０ ２ 􀆱 ４ ６m,平均１ 􀆱 ８ ８m,设计采高２ 􀆱 １ ５m,煤层 平均埋深１ ５ ３m,为近水平煤层.１ ０ １工作面下部 的２－２号煤层２ ０ ９工作面斜长３ ０ ０m,推进长度 ３ ４ ７ ７ m, 煤 层 厚 度３ 􀆱 ３４ 􀆱 ７ m, 平 均 厚 度 ４ 􀆱 １ ７m,设计采高４ 􀆱 ０m,煤层平均埋深２ １ ０m, 为近水平煤层.１ ０ １工作面和２ ０ ９工作面的相对位 置关系如图１所示. 图１ １ ０ １工作面与２ ０ ９工作面的相对位置关系 １ ０ １工作面与２ ０ ９工作面上覆地表为毛乌素沙 漠风积砂覆盖层,平均厚度４ ５m左右,为区内中 等至强富水含水层.１ ０ １工作面上覆岩层基岩厚度 小于１ ５ ０m并且无坚硬关键层存在,１ ０ １工作面与 ２ ０ ９工作面之间基岩厚度约为５ ７m,采厚大,基 岩薄,属于典型的浅埋薄基岩煤层开采[ ９－１ ０].开 采后的覆岩破坏高度可能导通地表风积砂裂隙水含 水层,造成矿井涌水量急剧增加、地表水位大幅下 降等问题. ２ 重复采动条件下的 “ 两带”高度理论计算 １ ０ １工作面开采以后,开采２ ０ ９工作面,属于 重复采动问题.按照 建筑物下、水体、铁路及主 要井巷煤柱留设与压煤开采规范 简称 “ 三下采 ６０１ 中国煤炭第４ ６卷第８期２ ０ ２ ０年８月 煤规范”要求,当上下两层煤的最小垂距大于 回采下煤层的垮落带高度时,上下两层煤的导水裂 缝带高度可按照两层煤的厚度分别计算,取其中标 高最高者作为两层煤开采的导水裂缝带最大高度; 当下层煤开采的垮落带接触或者完全进入上层煤范 围内时,上层煤的导水裂缝带高度按照本层煤的采 厚计算,下层煤的导水裂缝带高度则应取上下层煤 的综合开采厚度计算[ １ １].根据钻孔柱状图,工作 面上覆岩层厚度及实测岩性参数如表１所示. 表１ 工作面上覆岩层厚度及其岩性参数 岩性厚度/m抗压强度/MP a 风积砂 ２ ７ 􀆱 ０ ００ 红土 ２ ５ 􀆱 ５ ０２ 􀆱 １ ４ ５ 细粒砂岩 ３ 􀆱 ０ ０１ ５ 􀆱 ５ ３ ２ 粉砂岩 １ ５ 􀆱 ９ ０２ ３ 􀆱 ３ ６ ２ 细粒砂岩 ３ 􀆱 ６ ０１ ８ 􀆱 ７ ５ ０ 粉砂岩 ２ ２ 􀆱 ８ ０３ ８ 􀆱 ０ ０ ５ 细粒砂岩 １ ５ 􀆱 ０ ０３ ８ 􀆱 １ ３ １ 粉砂岩 １ ８ 􀆱 ０ ０４ ５ 􀆱 ９ ３ １ 泥岩 １ 􀆱 ２ ０１ ８ 􀆱 ８ ３ ５ 粉砂岩 ８ 􀆱 ０ ０２ ９ 􀆱 ６ １ ３ 细粒砂岩 ２ 􀆱 ６ ０１ ０ 􀆱 ５ ９ ２ 粉砂岩 ３ 􀆱 ０ ０２ ９ 􀆱 ６ １ ３ 细粒砂岩 ４ 􀆱 ９ ０１ ０ 􀆱 ５ ９ ２ 中粒砂岩 ２ 􀆱 ４ ０２ １ 􀆱 ６ ３ ０ １－１号煤层２ 􀆱 １ ５１ ５ 􀆱 ０ ０ ０ 泥岩 ３ 􀆱 ０ ０１ ８ 􀆱 ８ ３ ５ 粉砂岩 ８ 􀆱 ０ ０２ ９ 􀆱 ６ １ ３ 细粒砂岩 ９ 􀆱 ２ ０４ ２ 􀆱 ３ ７ ５ 粉砂岩 ８ 􀆱 ６ ０５ ８ 􀆱 ４ ３ ２ 细粒砂岩 ２ １ 􀆱 ０ ０３ ７ 􀆱 ９ ６ ８ 粉砂岩 ４ 􀆱 ３ ０５ ０ 􀆱 ５ ７ ５ ２－２号煤层４ 􀆱 ０ ０１ ５ 􀆱 ０ ０ ０ 工作面上覆岩层综合抗压强度P综满足 P综＝ 􀰒 n i＝１ pihi h １ 式中pi 各分层岩层抗压强度,MP a; hi 各分层岩层厚度,m; h ２ ０ ９工作面上覆岩层总厚度,m. 将表１中的岩层厚度及其抗压强度代入式 １ 计算 出２ ０ ９工 作 面 上 覆 岩 层 综 合 抗 压 强 度 为 ２ ６ 􀆱 ３ ８ ３ MP a,属 于 中 硬 偏 软 岩 层.煤 层 倾 角＜ ５ ５ 、煤层厚度为３１ ２m的中硬岩层单一煤层开 采上覆岩层垮落带高度Hk、裂缝带高度Hl i为[ １ ２] Hk＝ １ ０ ０M ０ 􀆱 ４ ９M＋１ ９ 􀆱 １ ２４ 􀆱 ７ １ Hk＝６M＋５ ２ Hl i＝ １ ０ ０M ０ 􀆱 ２ ３M＋６ 􀆱 １ ０１ ０ 􀆱 ４ ２ Hl i＝２ ０M＋１ ０ ３ 式中M 煤层厚度,m. 将２ ０ ９工作面煤层厚度M＝４m代入式 ２ 得到２ ０ ９工作面单一煤层开采覆岩垮落带最大高度 为２ ９m,而２ ０ ９工作面与１ ０ １工作面之间的基岩 厚度约为５ ７m,２ ０ ９工作面开采覆岩垮落带未接 触１ ０ １工作面.因此,上下两层煤的导水裂缝带高 度可按照两层煤的厚度分别计算,取其中标高最高 值作为两层煤开采的导水裂缝带最大高度. １ ０ １工作面煤层厚度为２ 􀆱 １ ５m,当煤层倾角 小于５ ５ 、煤层厚度M小于３m时,中硬岩层单 一煤层开采上覆岩层垮落带高度Hk、裂缝带高度 Hl i为 Hk＝ １ ０ ０M ４ 􀆱 ７M＋１ ９２ 􀆱 ２ ４ Hl i＝ １ ０ ０M １ 􀆱 ６M＋３ 􀆱 ６５ 􀆱 ６ Hl i＝２ ０M＋１ ０ ５ 将１ ０ １工作面采厚M＝２ 􀆱 １ ５m代入式 ４ 、 ５得到１ ０ １工作面开采覆岩垮落带高度最大为 ９ 􀆱 ５ ９m,裂缝带最大高度为３ ９ 􀆱 ３ ３ m,垮采比为 ４ 􀆱 ４ ６、裂采比为１ ８ 􀆱 ６.将２ ０ ９工作面采厚M＝４m 代入式 ２ 、３得到２ ０ ９工作面开采覆岩垮落带 高度最大为２ ９m,裂缝带最大高度为９ ０m,垮采 比为７ 􀆱 ２ ５、裂采比为２ ２ 􀆱 ５.重复采动后,最大导 水裂缝带高度为１ ０ １工作面采后导水裂缝带发育 顶点. ３ 重复采动条件下的 “ 两带”高度实测分析 为了获得１ ０ １、２ ０ ９工作面开采过程中覆岩破 坏的 “ 两带”高度发育规律,采用钻孔冲洗液漏失 量观测、钻孔水位观测、钻进异常现象观测对 “ 两 带”发育高度进行现场实测[ １ ３－１ ４].本着既能准确 反映１ ０ １工作面单层开采,又能准确反映重复开采 后的覆岩破坏高度及形态的原则,在１ ０ １、２ ０ ９工 作面范围内分别布设５个采后 “ 两带”观测孔.在 ７０１ 浅埋薄基岩重复采动条件下 “ 两带”高度发育规律实测研究 １ ０ １工作面已采区域和下伏２ ０ ９工作面未采区域布 置２个１ ０ １工作面采后 “ 两带”观测钻孔Z K ０ １、 Z K ０ ２;在１ ０ １、２ ０ ９工作面重复开采区布置了３个 观测钻孔Z K ０ ３、Z K ０ ４、Z K ０ ５,钻孔与工作面的 相对位置关系如图２所示. 图２ 钻孔与工作面的相对位置关系 Z K ０ １孔的钻孔冲洗液漏失量及钻孔水位变化 如图３所示. 图３ Z K ０ １钻孔冲洗液漏失量及水位变化 在孔深１ １ ３ 􀆱 ６ ５m开始出现钻孔冲洗液消耗量 大 幅 增 加, 至１ １ ８ 􀆱 ３ ０ m全 部 漏 失; 在 孔 深 １ ２ ８ 􀆱 １ ８m提 钻 后 钻 孔 水 位 全 部 消 失, 表 明 自 １ １ ３ 􀆱 ６ ５m开始覆岩受到较明显的采动破坏性影响, 增加了岩层渗透性,使得钻孔冲洗液漏失量大幅增 加.钻进至１ ３ ６ 􀆱 ６ ０m后多次出现掉钻现象,钻探 岩芯 破 碎 杂 乱 是 进 入 垮 落 带 后 的 典 型 特 征[ １ ５]. Z K ０ １孔处的１ ０ １工作面顶板埋深为１ ４ ８ 􀆱 ７ ２m.经 综合分析计算,Z K ０ １孔观测到的导水裂缝带顶点 的孔深为１ １ ３ 􀆱 ６ ５m,导水裂缝带高度为３ ５ 􀆱 ０ ７m, 裂采比为１ ６ 􀆱 ３ １;垮落带顶点的孔深为１ ３ ６ 􀆱 ６m, 垮落带高度为１ ２ 􀆱 １ ２m,垮采比为５ 􀆱 ６ ４. Z K ０ ２孔的钻孔冲洗液漏失量及钻孔水位变化 如图４所示. 图４ Z K ０ ２钻孔冲洗液漏失量及水位变化 在孔深１ ０ ４ 􀆱 ４ ８m开始出现钻孔冲洗液消耗量 大幅增加;在孔深１ ２ １ 􀆱 ４ ３m提钻后钻孔水位全部 消失;钻进至１ ２ ８ 􀆱 ８ m处,孔内出现掉钻现象. Z K ０ ２孔 处 的１ ０ １工 作 面 煤 层 顶 板 埋 深 为 １ ４ ０ 􀆱 ２ ９m.经综合分析计算,Z K ０ ２孔观测到的导 水裂缝带顶点的孔深为１ ０ ４ 􀆱 ４ ８m,导水裂缝带高 ８０１ 中国煤炭第４ ６卷第８期２ ０ ２ ０年８月 度为３ ５ 􀆱 ８ １m,裂采比为１ ６ 􀆱 ６ ６;垮落带顶点的孔 深为１ ２ ８ 􀆱 ８ ０m,垮落带高度为１ １ 􀆱 ４ ９m,垮采比 为５ 􀆱 ３ ４. Z K ０ ３孔的钻孔冲洗液漏失量及钻孔水位变化 如图５所示.在孔深１ １ ８ 􀆱 ７ ９m开始出现钻孔冲洗 液消耗量大幅增加;在孔深１ ３ ２ 􀆱 ５ １m提钻后钻孔 水位全部消失;在１ ３ ８ 􀆱 ９ ０m和１ ８ ８ 􀆱 ５ ０m两段孔 内出现掉钻现象、钻探岩芯破碎杂乱.Z K ０ ３孔处 １ ０ １工作面顶板埋深约１ ５ ３ 􀆱 ０ ０m,２ ０ ９工作面顶板 埋深２ ０ ９ 􀆱 １ ０m.经综合分析计算,Z K ０ ３孔观测到 的导水裂缝带顶点的孔深为１ １ ８ 􀆱 ７ ９m.１ ０ １工作 面垮落带顶点的孔深为１ ３ ８ 􀆱 ９ ０m,垮落带高度为 １ ４ 􀆱 １ ０m,垮采比为６ 􀆱 ５ ６;２ ０ ９工作面垮落带顶点 的孔深为１ ８ ８ 􀆱 ５ ０m,垮落带高度为２ ０ 􀆱 ６ ０m,垮 采比５ 􀆱 １ ５;２ ０ ９工作面重复开采的导水裂缝带高度 为９ ０ 􀆱 ３ １m,裂采比为２ ２ 􀆱 ５ ８. 图５ Z K ０ ３钻孔冲洗液漏失量及水位变化 Z K ０ ４孔的钻孔冲洗液漏失量及钻孔水位变化 如图６所示.在孔深１ １ ４ 􀆱 ８ ３m开始钻孔冲洗液消 耗量大幅增加;在孔深１ ３ １ 􀆱 ４ ９m提钻后钻孔水位 全部消失;在１ ３ ９ 􀆱 ６ ６m和１ ８ ４m两段孔内出现掉 钻现象、钻探岩芯破碎杂乱.Z K ０ ４钻孔处１ ０ １工 作面顶板埋深约１ ５ ３ m,２ ０ ９工作面顶板埋深为 ２ １ ０ 􀆱 ２ ０m.经综合分析计算,Z K ０ ４孔观测到的导 水裂缝带顶点的孔深为１ １ ４ 􀆱 ８ ３m.１ ０ １工作面垮 落带 顶 点 的 孔 深 为１ ３ ９ 􀆱 ６ ６ m, 垮 落 带 高 度 为 １ ３ 􀆱 ３ ４m,垮采比为６ 􀆱 ２ ０;２ ０ ９工作面垮落带顶点 的孔深为１ ８ ４m,垮落带高度为２ ６ 􀆱 ２m,垮采比 ６ 􀆱 ５ ５;２ ０ ９工作面重复开采的导水裂缝带高度为 ９ ５ 􀆱 ３ ７m,裂采比为２ ３ 􀆱 ８ ４. 图６ Z K ０ ４钻孔冲洗液漏失量及水位变化 Z K ０ ５孔的钻孔冲洗液漏失量及钻孔水位变化 如图７所示.在孔深１ １ １ 􀆱 ０ ５m开始出现钻孔冲洗 液消耗量大幅增加;在孔深１ ２ ５ 􀆱 ３ ９m提钻后出现 钻孔水位全部消失;在１ ３ ７ 􀆱 ９ １m和１ ７ ９m两段孔 内出现掉钻现象、钻探岩芯破碎杂乱.Z K ０ ５钻孔 处１ ０ １工作面顶板埋深约１ ５ ３m,２ ０ ９工作面顶板 埋深约２ １ １m.经综合分析计算,Z K ０ ５孔观测到 的导水裂缝带顶点的孔深为１ １ １ 􀆱 ０ ５m.１ ０ １工作 面垮落带顶点的孔深为１ ３ ７ 􀆱 ９ １m,垮落带高度为 １ ５ 􀆱 ０ ９m,垮采比为７ 􀆱 ０ ２;２ ０ ９工作面煤垮落带顶 点的孔深为１ ７ ９m,垮落带高度为３ ２m,垮采比 ８;２ ０ ９工 作 面 重 复 开 采 的 导 水 裂 缝 带 高 度 为 ９ ９ 􀆱 ９ ５m,裂采比为２ ４ 􀆱 ９ ９. ９０１ 浅埋薄基岩重复采动条件下 “ 两带”高度发育规律实测研究 通过现场实测可知,隆德煤矿１ ０ １工作面单一 煤层 开 采 的 垮 采 比 为５ 􀆱 ３ ４５ 􀆱 ６ ４, 裂 采 比 为 １ ６ 􀆱 ３ １１ ６ 􀆱 ６ ６,与１ ０ １工作面单一煤层开采理论值 相近;重复采动条件下,１ ０ １工作面的垮采比为 ６ 􀆱 ２ ０７ 􀆱 ０ ２,相对于１ ０ １工作面单一煤层开采而 言,垮采比增加,这是因为下部２ ０ ９工作面重复开 采对上覆１ ０ １工作面采空区进一步扰动,导致垮落 带高度增加.重复采动条件下,２ ０ ９工作面的垮采 比为５ 􀆱 １ ５８ 􀆱 ０ ０,与２ ０ ９工作面单一煤层开采理论 值相比,垮采比普遍减小,这是因为１ ０ １工作面开 采后下部２ ０ ９工作面处于卸压区,导致垮落带高度 减小[ １ ６];当上下煤层间距大于下层煤的垮落带高 度时, 三下采煤规范中重复采动条件下的 “ 两 带”计算公式没有考虑到下部煤层开采对上部已采 煤层采空区的二次扰动以及上部煤层采空后对下部 煤层的卸压作用. 图７ Z K ０ ５钻孔冲洗液漏失量及水位变化 通过Z K ０ ３、Z K ０ ４、Z K ０ ５钻 孔 所 测 得 到 的 １ ０ １工作面垮采比分别为６ 􀆱 ５ ６、６ 􀆱 ２ ０、７ 􀆱 ０ ２,由于 Z K ０ ３、Z K ０ ５分别位于２ ０ ９工作面边界,而Z K ０ ４ 位于工作面中部,工作面边界位置处的垮采比大于 工作面中部,呈 “ 马鞍形”分布,而在２ ０ ９工作面 重复开采后Z K ０ ３、Z K ０ ４、Z K ０ ５钻孔所测得到的 ２ ０ ９工作面裂采比分别为２ ２ 􀆱 ５ ８、２ ３ 􀆱 ８ ４、２ ４ 􀆱 ９ ９, “ 马鞍形”分布特征不明显.１ ０ １工作面单一煤层 开采后Z K ０ １、Z K ０ ２钻孔位置处的垮落带高度分 别为１ ２ 􀆱 １ ２m、１ １ 􀆱 ４ ９m,垮落带发育至１号煤层 上部８m厚硬粉砂岩下部,导水裂缝带高度发育 至１号煤层上部１ ８m厚硬粉砂岩,２ ０ ９工作面重 复开采后,１ ０ １工作面垮落带进入１号煤层上部 ８m厚硬粉砂岩但未穿透,２ ０ ９工作面垮落带发育 至２号煤层上部２ １m厚硬细粒砂岩,导水裂缝带 发育至１号煤层上部１ ８m厚硬粉砂岩,由此可见 不仅软弱、遇水膨胀类岩层对导水裂缝带发育高度 具有抑制作用,厚及巨厚坚硬岩层对导水裂缝带发 育同样具有抑制作用. ４ 结论 １通过钻孔冲洗液漏失量及钻孔水位变化实 测得到１ ０ １工作面单一煤层开采的垮落带高度为 １ １ 􀆱 ４ ９１ ２ 􀆱 １ ２m,垮采比为５ 􀆱 ３ ４５ 􀆱 ６ ４,导水裂 缝带 高 度 为３ ５ 􀆱 ０ ７３ ５ 􀆱 ８ １ m,裂 采 比１ ６ 􀆱 ３ １ １ ６ 􀆱 ６ ６,与理论值相近,垮落带和导水裂缝隙带均 发育至厚及坚硬岩层,不仅软弱、遇水膨胀类岩层 对导水裂缝隙带发育具有抑制作用,厚及巨厚坚硬 岩层同样对导水裂缝隙带发育具有抑制作用. ２由于重复采动条件下,下部２ ０ ９工作面开 采对１ ０ １工作面采空区的二次扰动作用以及１ ０ １采 空区对２ ０ ９工作面开采的卸压作用,１ ０ １工作面的 垮采比为６ 􀆱 ２ ０７ 􀆱 ０ ２,大于１ ０ １工作面单一煤层 开采垮采比,２ ０ ９工作面的垮采比为５ 􀆱 １ ５８ 􀆱 ０ ０, 小于２ ０ ９工作面单一煤层开采垮采比; 三下采煤 规范中类似条件下的 “ 两带”高度计算公式忽略 了重复采动条件下,两层煤的相互影响. ３隆德煤矿浅埋薄基岩条件下１ ０ １、２ ０ ９工 作面重复开采的导水裂缝隙带高度约为９ ０ 􀆱 ３ １ ９ ９ 􀆱 ９ ５m,裂采比为２ ２ 􀆱 ５ ８２ ４ 􀆱 ９ ９,可为西北地区 浅埋薄基岩重复采动条件下的安全开采和保水开采 提供一定借鉴. 参考文献 [ １] 胡炳南,张华兴,申宝宏􀆱 建筑物、水体、铁路 及主要井巷煤柱留设与压煤开采指南 [M]􀆱北 京煤炭工业出版社,２ ０ １ ７ 􀆱 [ ２] 刘天泉􀆱矿山岩体采动影响与控制工程学及其应用 [ J]􀆱煤炭学报,１ ９ ９ ５,２ ０１ １－５ 􀆱 ０１１ 中国煤炭第４ ６卷第８期２ ０ ２ ０年８月 [ ３] 钱鸣高,许家林􀆱覆岩采动裂隙分布的 “O”形圈 特征研究 [J]􀆱煤炭学报,１ ９ ９ ８,２ ３ ５ ４ ６ ６－ ４ ６ ９ 􀆱 [ ４] 黄 庆 享􀆱浅 埋 煤 层 覆 岩 隔 水 性 与 保 水 开 采 分 类 [ J]􀆱岩 石 力 学 与 工 程 学 报,２ ０ １ ０,２ ９２ ３ ６ ２ ２－３ ６ ２ ７ 􀆱 [ ５] 马立强,张东升,董正筑􀆱隔水层裂隙演变机理与 过程研究 [J]􀆱采 矿 与 安 全 工 程 学 报,２ ０ １ １,２ ８ ３ ３ ４ ０－３ ４ ４ 􀆱 [ ６] P a l c h i k V 􀆱 I n f l u e n c eo fp h y s i c a lc h a r a c t e r i s t i c so f w e a kr o c km a s so nh e i g h to fc a v e dz o n eo v e ra b a n Ｇ d o n e ds u b s u r f a c ec o a lm i n e s[J]􀆱 E n v i r o n m e n t a l G e o l o g y,２ ０ ０ ２,４ ２１ ９ ２－１ ０ １ 􀆱 [ ７] 王振荣,赵立钦,康健,等􀆱多煤层重复采动导水 裂隙带高度观测技术研究 [ J]􀆱煤炭工程,２ ０ １ ８, ５ ０１ ２ ８ ２－８ ５ 􀆱 [ ８] 王庆照,蒋升,司马俊杰􀆱厚煤层重复采动覆岩破 裂发育规律研究 [ J]􀆱山东科技大学学报 自然科 学版 ,２ ０ １ ０,２ ９ ４ ６ ７－７ １,８ ２ 􀆱 [ ９] 黄 庆 享􀆱浅 埋 煤 层 的 矿 压 特 征 与 浅 埋 煤 层 定 义 [ J]􀆱岩 石 力 学 与 工 程 学 报,２ ０ ０ ２,２ １８ １ １ ７ ４－１ １ ７ ７ 􀆱 [ １ ０] 杨俊哲,吴作启,李宏杰,等􀆱浅埋薄基岩工作面 溃水溃砂模拟试验及影响因素分析 [ J/O L]􀆱煤炭 科 学 技 术 [２ ０ ２ ０－０ ４－０ ８]􀆱 h t t p/ /k n s 􀆱 c n k i 􀆱 n e t/k c m s/d e t a i l/１ １ 􀆱 ２ ４ ０ ２ 􀆱 T D 􀆱 ２ ０ １ ９ １ ２ ０ ５ 􀆱 １ １ ２ ９ 􀆱０ ０ ２ 􀆱h t m l 􀆱 [ １ １] 国家煤炭工业局􀆱建筑物、水体、铁路及主要井巷 煤柱留设与压煤开采规程 [M]􀆱北京煤炭工业 出版社,２ ０ ０ ０ 􀆱 [ １ ２] 刘世奇,许延春,郭文砚,等􀆱近距离多煤层重复 采动 “ 两带”高度预计方法改进 [ J]􀆱煤炭科学技 术,２ ０ １ ８,４ ６ ５ ７ ４－８ ０ 􀆱 [ １ ３] 邢延团􀆱洛河组含水层下厚煤层开采导水裂隙带高 度探测 与 分 析 [J]􀆱煤 炭 工 程,２ ０ １ ９,５ １ ９ ９ １－９ ５ 􀆱 [ １ ４] 王国华,尹尚先,刘明,等􀆱综采条件下导水断裂 带高度预测方法 [ J]􀆱煤矿安全,２ ０ １ ７,４ ８１ １ １ ８ ７－１ ９ ０ 􀆱 [ １ ５] 颜玉坤,温廷中􀆱利用钻孔确定采空区垮落带和导 水裂隙带 高 度 [J]􀆱甘 肃 地 质,２ ０ ０ ９,１ ８ １ ９ ４－９ ６ 􀆱 [ １ ６] 钱鸣高,石平五,许家林􀆱矿山压力与岩层控制 [M]􀆱徐州中国矿业大学出版社,２ ０ １ ０ 􀆱 作者简介冉星仕 １ ９ ６ ４－, 男, 四川南江人, 高级 工程师, 神木县隆德矿业有限责任公司总工程师, 主要从 事煤 矿 生 产 技 术 与 管 理 工 作.E Ｇ m a i lr a n x i n g s h i＠ １ ６ ３ 􀆱 c o m. 责任编辑 郭东芝 􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎 智能化露天煤矿建设标准体系与验收要求 研究工作启动 日前,为贯彻落实国家发改委等八部委 关于 加快煤矿智能化发展的指导意见 ,中国煤炭工业 协会组织召开 智能化露天煤矿建设标准体系与验 收要求研究工作启动会. 此项研究工作包括２项内容一是研究智能化 露天煤矿建设标准体系,根据露天煤矿智能化建设 的目标和要求,确定相应的智能化标准体系结构和 框架,提出相应的标准明细表目录,指导相关具体 标准的研究制定工作;二是制定智能化露天煤矿验 收要求,考虑不同露天煤矿的产能、生产工艺和系 统,研究智能化露天煤矿验收标准,满足首批国家 智能化示范露天煤矿的建设目标要求. 此项工作由中国煤炭工业协会、国家能源集团 牵头,组织煤炭生产企业、科研院所、高等学校、 高技术公司等共同开展研究工作.参与单位包括中 煤能源集团、中国华能集团、中电投集团、神华准 能集团、中煤平朔集团、中煤西安设计工程有限公 司、中煤科工集团沈阳设计研究院、中国矿业大 学、华北科技学院、辽宁工程技术大学、北方工业 大学、北京中矿信实煤炭科学技术研究院等. 目前,露天煤矿智能化建设尚处于起步阶段, 开展 智能化露天煤矿建设标准体系与验收要求 的研究工作,对于推进露天煤矿智能化建设、加快 我国煤矿智能化发展具有重要意义. １１１ 浅埋薄基岩重复采动条件下 “ 两带”高度发育规律实测研究