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第1 5 卷第2 期 I 9 9 O 年6 月 煤 炭 学 报 J OURN AL OF CHI N A COAL S O CIETY Vo 1 ． 1 5 No ． 2 June 1990 论煤层底板采动裂隙带的深度及分布特征 金 才 刘 天 泉 煤炭辑学研究总院北京开 研究所 摘要本文讨论 了回采工 作 面底板 的采动影响规 律，提 出 了底扳 采动裂隙带最 大深度的计算讣 式。根据现 场实测资料 厦相似 模型实验 结果得 出， 在 正常 开采阶段 ， 底 } 丘 岩 层 处于 采前 压 缩 增 压 、 采后 膨 胀 降压 覆 逐 渐 r 陂复的 状 态 下 ； 在 采 久 煤柱 的边缘 区底板 长期 处于膨胀状态下 ，采动 裂隙荒发育 ．此 处是承压 水土 回采工 作 面最 易发生 突水 的部 位。另外， 本文采用弹塑r 力学理论厦 实测 资料 分别得 出了 底板采动 裂隙带最 大深度 的 3种 计算公式 ，并 且应 用现 场实锄资料 分析 论证 T底板 裂隙带 的空 间分布开 j 志。 关键词煤层 鹿板， 裂隙带深度 ，承压水上开 采 1 底 板 采动 影响 的 研 究意 义 和现 状 煤 层开采之前 ，整个岩层 的内力 处于平衡状态 。煤层 开采之后 ，豫有的平衡 状 态 被 破 坏 ，促使 应力 重新分布 ，其结果 造成 煤层顶板 下沉 、变形直 至垮落}煤层 底板变形 ，向上臌 起 形成 破坏 性裂 隙。在 以往 的研究 中，人 们注重于研究煤层 采后顶板 的受力 及变形特征，如 顶 板 的下沉规 律、上覆岩层 “ 两带” 高度及分 布形态等 。而对 于底板 采动影响 的研 究 却 较 少 。生 产实践证 明，研究底板的采动影响规律 ，掌握底板的变形及破坏特 征具有十分重要 的 意义 ，特别是在 以下几个方 面 a．承压水 上开采时预期 f 底板是否会 发生 突水及可能 发生 突水 的部位， b．确定煤层底板巷道的 合理位置及支 护参数， c．邻近瓦斯煤层开采时 ，预 测瓦斯对 开采 煤层 的威胁程度， d．近距离煤层联合开采时 ，预 测上部煤层开采对 下部煤层 的影响。 近年来，我 华北 、华东煤 田随着采 深的不断增大 ，开 采煤 层承受的奥陶纪灰岩岩溶水 压力越 来越大，煤层 底板突水事故频繁发生 。 目前 国内关于底板 采动影响规律的研究主要包 括 3个 方面的 内容 ；理论研究 、相似模 型实验 及现 场综 合观 测研究 。 用于研究煤层底板破坏机理 ，预测预防煤层底 板 突水 的理 论研 究主要集 中在寻找底 板防 水岩柱 的极限厚度与矿压 、水压力及 开采空间等 因素 的关 系上。早 期，苏联学者斯列萨列夫 将煤 层底 板作为梁的模 型 ，由于在计算 中没 有考 虑到矿压及工 作面走向长度 的影响，其结果 与实 际情 况相差较大。煤炭科学研 究总 院西 安分 院、淄博矿务局等 也在 这方面做 过 许 多 工 作，并且得出 了半经验 和半 论 的预 测公式。本文作者 曾将底 板岩层 划分为 “ 两带”采用 板 本文1 9 8 7 年2 月3 目收到。廖灿平编 辑。 维普资讯 第 2 期 论煤 底板采动裂隙带的谍度及分布特征 的模型得 出了考虑多 种因素的预测底板突水的理 论公式 “ 随着 高速数 字计算机 的 迅 猛发 展 ，使得应用数值法 计算采 场嚆板应力与变形成为可能 ，煤 炭科 学研究总 院北京开采研 究所 在 这方面做 了一些 工作 。 相似模型实验 及现 场综 合观 测不仅能够检验理论研究 的正 确与否，还能 够在 解决 实际问 题 的基 础上得出一些普遍规律 。在 煤层底 板采动影响的现场观测方 面，早在1 9 7 2 年 ，煤炭科 学研究总 陆唐 山分 院等在 开滦赵各庄矿9 1 3 2 ． 作面进行岩层移动及地应力 的观测 。1 9 7 9 年 ， 山东矿业 学院对峰 峰二矿2 7 0 1 工 作面进 行了综 合测试 ，之后 ， 峰峰三矿在3 7 0 7 工作面 ， 煤炭科 学研究总院西安分院在淮南新庄孜矿4 3 0 3 Z 作面，煤炭科学研究总院北京开采研究所在鹤壁 八矿厚煤层分层开采工作 面，山东矿业学 院在井 陉三矿 较场斜井5 7 0 1 _T 作 面，以及韩城矿务 局等也先后进行了采动对底板影响的综合观测研究。通过相似模型实验及现场综 台观测，已 经初 步掌握了煤层底板的变形特征 及应力 分 布规律 。 2 底 板 采动 影 响规 律 众所周知，底板岩层发生变形、破坏主要是 由于开采空间周围支承压力向底板内部传递 所 引 起的，无 论是底 板的压缩及膨胀都是支 承压力 不 同作用形式 的表现 。支 承压力又可分为 静态支承压力及动态支承压力。由于作用于底板上的支承压力类型不 同，底板的变形及破坏 程度 也不 同。 因此 ，为了预 测底 板突水的最可能 发生 的部 位，需要 研究底板受采 动影 响后的 动 态及静 态特征 。 在 防治煤层底 板 突水 时， 有时需要知道下 列问题突水 的部 位是 最易发生在开切 眼处 、 工 作 面作业 区的煤壁 处还屉上 、 下顺槽处 突水是最易发生在工作 面停采过程 中还是 在推进过程 中。在实际生产 中常 常会 遇到这种情况 ，就 是工 作面发生底板突水 ，水从 采空 区 涌 入 工 作 面。由于无法观察到突水点的位置，因此，需要我们做出正确的判断，以便采用必要的治水 措 施。 现场观测结果表明，随着工作面的推进，煤层底板前方处于支承压力的作用 下 而 受 压 缩，工作面推过后 ， 应力释放 ， 底 板处于膨 胀状态 。随着顶 板岩层 的 冒落 、采空 区内 冒落 岩石 的压实，工作面后方一定 离 的底板又恢复到原始应力状态。煤层底板处于压缩 增压 一膨 胀 降压一 恢复 的状态 下。图2 ． 1 为相 似模 型实验 中底 板5 I n深处 ，距开切 眼4 O m测 点的应 力相对变化量 与工作面推进 距离关系图c 2 ] 。从 图中可以看 出 ，随着工作面不断地接近测 点， 应力逐渐升高 ，到工 作面距测点l O m时 ，应力达 到峰值 。之后 ，随着工作 面的开采应力逐渐 降低 ，至工 作面采 过测点3 7 i n时应力 降到最低点 随着工作 面的继续 推进 应力又恢复到原始 值。从实验结果也可以看出，底板岩层内任一点的应力是处于采前升高、采后降低及恢复三 三 个 阶段。图2 ．2为实验 中底 板岩层 1 7 m 深处 ， 距 开 印眼1 3 2 m测点 的底板垂直位 移值 与工作面 推进距 离关系 图。可以看 出，当工作 面距 铡点6 7 m时，底 板开始受 压缩而 下沉 ，到距测点 2 O m时，底板下沉达到极值 。之后，底 板逐渐开始膨 胀、上臌 ，达到最大 上臌值时 ，底 板随工 作面的推进则逐渐下沉直 至达 到起始值 。因此 ，煤层底 板的位移处于采前压缩 采后膨胀及 恢复三个阶段。 由于煤层底板在膨胀 区有较大 的 临空 面，所 以，底 板岩层最 易在嘭 胀区产生 裂 隙 出于 回采工作i 面是处于不断推进 过程 中的， 因此底板 的压缩与蟛胀交替 出现 。如果工 作面的推进速1蔓较怏，则膨胀的底板将来不及产生裂隙就处于压缩状态，这样底板产生的裂 一 ⋯一一 一⋯ 一～ 维普资讯 燥 癀 学 j 6 { L，m 图 2 ． 1底 板应 力变 化量 与工 作面 推进距 离 的关 系 Fi g． 2 ． 1 Va r i a t i o n o f s t r e s s e s i n t he f l o o r 、s d i s t a nc e t o f a c e 1 9 9 0 妊 一 ／ 】 育 ． - 打 _ L， m ’ 阿 2 ． 2底板 垂直 位移 与工 作面 推进距 离的关 系 Fi g ． 2 ． 2 Ve r t i c a l di s p l a c e me nt o f f l o o r v s di 昌 t a l c e t o i a 0 e 隙很少 。而在工作 面的一些永久 边界情 况则不 同 ，如 在开 切眼附近 ，顶 板 冒落不 充分 ，底 板 岩层将长期处于膨胀状态。 图2 ． 3 为模型实验中底板 1 n l 深处距开切眼l o re处测点的应力相对 变化量与工作面推进距离关系图。从图中可以看出，煤层一旦开始回采，测点的 应 力 值 即 开始下降 ，至工作 面推 过测 点2 2 r fl时，应力达到第一个最低值 。随着工 作面 的继续推进 ，应 力有所 回升 ，但是直 封工 作 面停采时 应力 也恢 复不 到原始应力 ， 这 与图2 ． 1 的应力变化趋势截 然不同。图2 ． 3 说明， 在开切眼附近底板岩层并非存在采后一段时间应力及位移恢复的规律， 而是底 板长久 地处于降压膨胀 的状态 。加上此 处底 板不仅受动 压的影响 ，而 且始 终受静态支 承压力 的影响 。所 以，切 眼附近底 板的变 形程度及破坏深度较 大，从而 发生 突水 的 几 率 较 大 。从 有限元计算结 果也可 以证 明这一 点 ， 图2 ． 4 为计算所得的峰 峰二矿2 7 0 1 工作面沿煤层走 向开采过程 中的等应力 曲线 。 可 以看 出，在 开切眼附近 ，无论是顶板还是底 板垂 直应力集中 系数都 比工作面作业 区处 的大 这说明开切 眼处 的底 板更容易发生变形及产生裂 隙。同样 ， 在上、下出口附近的煤层底板不仅受动态支承压力的影响，而且还受静态支承压力的影响。 同图2 ． 3 的结果一 致， 对于近水平及缓倾斜煤层 ，顶 板在上、下出 口附近 冒落不充 分 ，因此 ， L ／m 图 2 ． 3 切 眼处 底扳 测点 麻 力变 化量 与推 进距 离的关 系 Fi g ． 2． 3 Va r i a t i o n o f s t r e s s e s i n t he f l oo r a t t he c u t - t hr g h v s d i s t a n ce t o f a ce ．翻 fl ，m 图 2 ． 4 2 7 O l 工 作面 沿走 向 顼底 板垂 直应 力 等 值 线 图 Fi g ． 2 ． 4 l s o p i e s t i e s o f ve r t i c a l s t r e s s e s i n r o o f a n d f l oo t o f NO．2 7 0 1 f a ce a l o n g t he s t r i ke 陈 钢 煤屠底板 嚷水 因素的分析 ．鲭l 炭 科学 研究总院 研究生 毕业论 支， l 9 8 5 年 。 t 1 王 维普资讯 第 2期 论煤层底板采动裂腺带的深度及分布特征 4 g 此 处的底板将长 期处 于膨胀状 态，从而 为底 板的变形及破坏创造 了有 利的条件 。所 以，沿工 作 面上 、下 出 口附近底 板 的采 动裂 隙比较发育，易形成突水点 ，而在 上、下出 口与切眼的交 汇处 ，突水 的几 率则更大 。 工作面在 回采 过程 中经常受到 动压的影 响，在周期来压时底板破坏得较 剧烈 。分析 以往 的突水实 例也发现 ，多数 的底 板突水 发生在顶 板初次来压及周期来 压时期。而在 工作面 的停 采 线处 ，虽 又形成 了一个 永久边界，但 由于投有动压的影响 ，底 板的变形及破坏狴度较小 ， 所 以其发生 突水 的可能性不大。 5 底 板 采动 影 响深 度 与 范 围 5 ． 1 应 力明显变化带 的深度 与形 态 煤层开采后，在工作 面底 板岩层 中原始应力发生 变化 ，形成的应力大于或小 于 原 始 应 力 。根 据实测结果及理 论计算可知 ，在采空 区下方底 板 中的应力 小于原始应力 ，而 在其外 围 一 定 范围内的应力大于原始应力 。其分布形态如 图2 ． 4 所示 。 据 研究，作用于煤层底 板 上的支承 压力 分布如 图3 ． 1 所 示 。 为了便于理论 计算 ，不 妨傲一些简化 。从 弹性理 论可知 ，半无 限平 面体上均布载荷在底 板中的应力分布 ，与三角形载 荷及梯 形 载 荷 其 平 均 值 相 同 时 在 底 板 中 的 应 力 分 H 圈 3 ． 1 煤 层底 板 上垂 直应 力讣 布示 意 【 璺 【 Fi g ． 3 ． 1 Di s t r i b u t i o n o f ve r t i c a l s t r e s s e s i n t he f l o or 布相差 甚微 ，在 满足采矿工程精度要求 的前 提下，图3 ． 1 的应力分布可 用 图 3 ． 2的简 化 应力 分布图形来代替 。于是 ，就可 以计算 由 平均 支 承 压 力 _ 1 _ y Ⅳ 所 引 起 的底板应 力增 高区的范 围。 圈 3 ． 2 底扳 上垂 直应力 分布 筒化 图 Fi g ． 3 ． 2 S c he m a t i c o f d i s t r i bu t i o n o f ve r t i c a l s t r e s s e s i n t he f l o o r 二 一 _ ，_ 二 二 二 _ r l I I L l I 『 ＼l l _ } 十 A - 3 ． 3底板 岩层 内附加 垂 直应 力 等值 线 Fi g ． 3 ． 3 I s o pi e s t i c s o f a d d i t i o n a l Ve r t i c a l s t r e s s i n t he f l o o r 图 3 ． 3为采用 弹性理论求 出的底 板岩层 内附加垂直 应力 的分布 图形 。从 图中可以看 出，在 3 深度上底 板岩层 中附加垂直 应力的 数 值 只 有 0 ． 2 f y 日 1 ， 再 往 下 其 增 加 幅 度很小。 因此 ，可以认为底 板岩层 巾 力 明 显 变化带 的深度为 张叠才；煤层底扳采动影响特征及底板菇水预测的研宄．煤炭科学研究尊院研究生毕业论文， 1 9 8 7 年。 维普资讯 5 d 煤 炭 学 报 i 9 9 0 年 h D3 I ， 3 ． 1 式 中， j 支 承 压 力 作 用 宽 度 。 所 以，在 煤矿生产 中为了避免巷遭受高 应力 影响，煤层底 板巷道应 布置 在降压区内。如 果布置在增噩 区，则要 求巷道距煤层的深度大于h 。 。 ．5 ． 2 底板 曩骧 带■ 大深度的计算 由以上分析可知 ，煤层采 出后底 板岩层中 出现增 压区及降压区 。当增 压区内岩层承受 的 应力超过其极限强度时，底板岩层中将产生塑性变形。下面首先采用弹性理论计算底板岩层 在平 均 支承 压 力声 去 y 作用 下 塑 性 区 的 深 度。 以图3 ． 2 作 为计算 图，通过计算 得到 在底 板岩层 中任一点M 的主应力 为 f 日 ⋯ -m ⋯ ， ㈩ 【 a 。 百n l 日 一 s -m 。 ． 当底 板岩层 中任 意一点 处于 弹性 区向塑性 区过渡时 ，即该 点将要 产生塑性变形时 ，其主 应力 应该满足极 限平衡条 件。采用岩石力 学中通用 的莫尔一 库仑屈服判据， 即 一 a 。 c c o s a 。 s in ,， c ， 将式 8代入式b ，整 理后得 一 ～ 南 ～ ， ㈩ 通 过 条 件 { 争 0 ， 可 以 求 出 塑 性 区 的 最 大 深 度 即 ⋯ 。 詈 一 o ， 出一2 8 in ， 一 ’ 解 之 得 口 一 ． d 将上式 代 入式 c 得 c t g 一 号 一 击 一 吣 3 ． z 式 中，H 采深 ，C， 底 板平均 内聚力及平均 内摩擦 角， 最 大支承压力系数} m采 空区的降压系数， 底板 的平均 容重 。 利用公式 3 ． 2 可以计算底板 岩层内塑性区 的深度 ， 也可 以认为是最 大裂 隙带 的深度 ， 因‘ 为塑性区的岩层 已产生 了破 坏性 变形，隔水能力显著 地降低。从公式 3 ． 2 可知 ， 裂 隙带 的最 大 深度 随支承压力 的增高而增大 ，随采深 的增 加而增大 。 然 后 ，采用 塑性力 学中滑移线场理论计算底 板中塑性 区的深度 。根据 土力 学中压模实验 得出的普遍结论，结合煤层底板的实际情况，我们认为底板岩层在支承压力作用下极限状态 丌T 维普资讯 第 2 期 论煤层底板采动裂 隙带的深度及分布特征 5 1 的滑移 线 即塑性破坏 区边界 如 图3 ． 4 所示 ， 其中 由三个 区组成0] 。 I和 Ⅲ区分别为主动及 被 动极 限 区，其 滑移 线各 由两 组直线 组成，过渡 区 Ⅱ，其 滑移线 场为一组对数螺线及一 组 自 煤 壁处 为起 点的放 射线组成 。对数 螺线 的方程式为 如 图3 ． 5 所示 图 3 ． 4 底 板 塑性 破 坏 区 的范 围 Fi g ．3 ． 4 E x t e n t d p 1 a s t i e f a i l u r e z o n e i n f l o o r ， ro e ” ． e 根据 图3 ． 6 的几何关 系可以确定出 极 限 支承 压力 条件下塑性破坏 区的深度h 及 长度 j 。 ， 即 、 谚 [ 1 C O S q ⋯ ． 耽 ． s ． m 对 于长 壁工作面 可以通过下述经验 公式计算∽ ，即 f 】 0 ． 0 1 5 H， 此 外有考虑更多 因素的 的计 算公式[ ∞。由此 ，得出底板最大裂 隙带 的深度 为 一 曼 ” 一 。c o s } 詈 ． 。 同理 ，可得到最 大裂 隙带深度距 煤壁的水平距 离为 一 ．m 手 “ 一 2 - 5 ‘ ． 3 ． 从 以上计算可 以看 出，底 板裂 隙带的最大深度 出现在距 煤壁 。 处的采 空区内 近年来，随着对煤层底板采动规律研究的深入，现场及科研单位开展了对底板采动裂隙 带深 度的综合观测工作 ，取 得了宝贵 的资料。截止到 目前 ，已经 分别对不 同矿井的1 1 个回采 工 作面进行 了综合观测工作 。图3 ． 7 3 ． 9 为根据实 测数据 采用三种方法统 计分析 得 出 的 结 果 。计 算结果表明 ，三种 回归形式各 自的相关系数都达 到0 ． 9 0 以上，均符 台要求 但是，分 析 图3 ． 7 g 以看 出 ， 当工作 面未开 采时即 出现采动裂 隙，这显 然是不可能的。从图 3 ． 9可以看 出，当工作面斜长为1 8 ． 3 m时，底 板采动裂隙 为零 ，这 也是不 可能的，因为实际观测得出 ， 既使是巷道底板也产生掘进裂 隙 。所 以上述两条 曲线都 是不 可取的。 而图3 ． 8 的曲线形状与现 场实 际情况拟 合的较好 ，因此 它对其他工作面 的设计及 回采具有指导意义，其方程式 为 维普资讯 煤 炭 学 报 式 中，j 工 作面 的倾斜长度 。 h l 0 ． 2 9 4 1 ”， U 8 O 1 6 0 2 4 g 2 O 4 0 0 l ， 图 3 ． 7 裂 隙带 深度 与工 作面 斜长 的 线性 关系 F ． 3 ． 7 M ae a r r e l a t i o n be t we e n d e p t h o f f i s s u r e d z o ne a n d i nc l i ned l e ng t h o f c o a l f a c e 0 8O 1 6 0 2 4 0 3 2 0 4 0 0 I ／m 3 ． 5 3 ． 8 裂 隙带深 度 与工 作面 斜 长 的幂 指 数关 系 Fi g． 3 ．8 Ex p o ne nt i a l r e l a t i o n be t , e e n de p t h o f f i s s ur e d z o ne a n d i n c l i n e d l e n g t h of f a ce 公式 3 ． 5 是在采深 H 1 0 0 --4 5 0 m，煤层采 厚 1-- 3 ． 5 m，倾角5 。 一 2 6 。 的条件 下统计 回归 出的 ，所 以，此公式适 用于 类似 条件下的回采工作 面。 以上得出 的式 3 ． 2 ， 3 ． 3 ， 3 ． 5 可以用于预测底 板裂 隙带的最大 深 度 。由于 三个公式得出 的途径不 同，因此 ，计算得 出的结果 也不 完全一样 ，但故此 相差不大。计算结 果 最终 应取 3个公式 的最大值 。此公式在 淄博 双沟煤矿 的预 测中收到 了较 好的效果 。对于双 沟矿1 0 2采 区，H 3 0 0 m， 2 ． 5 ， 0 ． 0 1 ，C4 9 0 k P a．妒4 5 。 ，y2 4 ． 5 k N／ m ， 1 4 0 m。将这 些 参 数 代入式 3 ． 2 ， 3 ． 3 ， 3 ． 5 分 别 得 到 h 1 为 1 3 m，1 3 ． 5 m， 1 6 m，其结果 比较接 近。现场综合观测结果 为h 1 7 m，与计算 吻合。 【 ／ m 图3 ． 9 裂 隙 带深度 与工 作面 斜长 的对数 关 系 Fi g ． 3 ． 9 Lo g a r i t hmi c r e l a t i o n be t w e e n d e p t b 0 E f i s s ur e d z o n e a nd i n c l i ne d l e n s t h o f f a c e 5 ． 5 底板 裂隙带的分布形态 根据公式c计算 得出底 板岩层 中塑 性 区的形态如 图 3 ． 1 0所 示 ，其 范围按 1， 2， 3， 4的顺序发展 。 从 图3 ． 1 0 中可 以看 出， 在 采空 区周 边的 下方 附近 塑性 区 的 深 度 最 图 3 ． 1 0 底板 塑性 区的发展 过程 Fi g ． 3 ． 1 0 D e ve l o p m e n t o f p l a s t i c z o ne I F 1 fl o or 维普资讯 第 2期 论煤 层底 板 采动裂 照 带 的深度 及分 布特 征 5 3 大 。据图3 ． 1 0 及 图 3 ． 4所示底 板极 限状 态下塑性 区的分布特征 ，可以推 断出底 板裂 隙带的分 布形态 图3 ． 1 1 a为近水平煤层工作 面沿倾斜 方 向裂 隙带 的分布 形态 |图3 ． 1 1 b为 沿工作 面推进方 向 走向裂隙带分 布形 态 。 圈 3 ． 1 1 底 板 裂 隙带分 布 形态示 意 图 Fi g．3 ． 1 1 Di s t r i b ut i o n p a t t e r n o f f i s s u re d Z O fle i n f l o o r 煤 层底 板裂 隙带的分 布形 态可用实测结果予 以证 明。根据底 板注水试 验测试表 明，工作 面附近底 板的裂隙深度较 大．向采空 区方向采动裂 晾的深 度减 小，见 图3 ． 1 2 。 对于 缓倾斜及 倾斜 煤层 ，由于底 板在 下出 口附近承受的支承压力大 于上 出口，所 以，底 板在下 出 口附近 的采动裂 隙深度较大 因此 ，对 于缓倾斜及倾斜煤层 ，底 板沿 倾斜 方向裂麒 带的分布如 图3 ． 1 3 所示。 即在工作 面下 出口附近底板更容 易发生 突水，这是防治水工作 中需 要特 别注意的。 II ． 1 4 ． 1 6． 髑 3 ． 1 2 淮 南新 庄孜矿 3 0 3 I作 面 裂 隙带 沿 走 向分布 Fi g． 3 ． 1 2 D i s t r i b ut i o n o f f i s s ur e d z o ne a l o n g t he s t r i k e i n No ． 4 3 0 3 f a c e ， X i n z h ua n g z i Co 1 1 i e r y， H u a i n a n l 一 注术 曲线I 2 一 底板 裂隙带 曲线 图3 ． 1 4 a 为淮 南新庄孜 矿4 3 0 3 工作 面底 板裂 隙带的实测倾斜剖面 图。 图3 ． 1 4 b 为三个观 测站 处底 板裂隙带的走 向剖面 图。 从 图中可 以看 出，底 板裂隙带的深度及沿 走 向 的长度在 下出 口附近最大 ， 自下 出口往上 出 口逐渐减小 。 图 3 ． 3 3 馕 斜煤 层 沿倾斜 方 向裂 隙带 韵 分 布 形志 Fi g． 3 ． 1 3 Di s t r i b ut i on p a t t e r n of f i s s ur e d z o ne i n di p o f a f t i n c l i ne d c o a l s e a m 图 3 ． 】 4 淮 南新 庄孜 矿4 3 0 3 A 作 面裂 隙 带 实 测 结果 r j g． 3 ． 1 4 M e a s u r e d d a t a o f f i s s u r e d z o n e i n No．4 3 0 3 f a c e ， Xi nz h ua n g z i Co l l i e r y， H ua i na n 维普资讯 5 4 煤 嵌 学 报 1 9 9 0 牟 4结 论 1在 回采 工作面采动影响下 ，底板采 动影响可以 区分为应力明显变化带及裂 隙带 。 2煤层底 板在 永久 性煤柱 如开切 眼，上下出 口等边缘 区裂 隙带深度最大 ，底板 承压水最 易从此薄 弱地 段突出 3对 于近水平 煤层 ，底 板裂 隙带最大 深度 可采 用下述 3式计 算 ，取其中最大值作为 最终值 ，即 h i 月 c t g 一 号 一 一 0． 015 H co t P e ” ， h】 0 ． 2 9 4 ” ． 4沿 倾斜 方向，对 于近水平煤层 ，底 板裂 隙带形如反马鞍形I对于 倾斜 煤层 ，底 板 裂 隙带深度 自下出 口至上出 口逐渐减小 。沿走 向方 向，底 板裂 睬带深度 自工作 面附近 向采 空 区方 向逐渐减 小。 参考文献 [1 ] 强盎才 t煤层 底扳突 水预测 的理论 与实 践， “ 煤 田地 质与勘 探， l 9 8 9 年 ，第 4期。 [2] 申宝 宏、张 盎才 用相 模型 实验研 究煤层 栗动 影响规 律， “ 岩 石力学 在工 程 中 的 应 用 ，知 识 出 版 社 ， 1 9 8 9 年。 [3]Che n W ai Fan Li m i t Ana l ysi s an d So i l d Pl as t i c i t y， El s e vi e r Sci ent i f i c Publ i s hi ng Compa ny， 19 7 5． [ ] W hi t t a k er ， B． N ． A n Appr a i s a l of St r a ta Cont r ol Pr a tt i ce， M i n． Engr ． 13 ， 1 9 7 4． [5]W i l s on，A ．H ． ‘ St r es s an d St a bi l i t y i n Coal Ri bs i d es a nd Pi l l ar s ， I n Pr oc． 1 st Ann． Conf ． on Gr o und Cont r ol i n M i ni ng ， W e s t Vi r gi ni a Uni v． ， S． S． Pe ng ed． ， 1 9 8 1． 作者简介 张金 才 ，男 ，2 7 岁 1 9 8 4 年 E } j 业 于河 北煤 炭建 筑工 程学 院 ， 1 9 8 7 年在 煤 炭科 学 研究 总院获 工学 顾士 学位 现从 事水 体上 、下 采煤 及煤 矿 防治 水 的研 究工作 。 曾发 表 “ 矿 井 防水 岩柱 稳定 性 的理 论研 究 、 “ 采煤工 作 面底 板 突水 的预测 方法 及其 应用 ” 等 论文。 刘 天泉 ，男 ，6 2 岁 ，教授 级 高级工 程 师。1 9 5 2 年 肄业 于湖 南大 学 ， 1 9 5 8 年 研究生 毕业 于波 兰克 拉科夫 矿 业学 院 。一直 在煤 炭科学 研究 总院 北 京开 采研究 所从 事岩 层移 动及特 殊 开 采技术 科 研工 作 。 曾著有 “ 水体 F 采煤 的实践与认识”等书， 在 国内外有关 刊物上发表 “ 用垮落法上行开采的可能性 、 “ 论厚松散层下近松 散层安全开采的几十问题”等论文。 维普资讯 第 2期 论煤 层底 板 采动裂 琼 带 的深度 爱分 布特 征 0N DEPTH 0F Fl S SURED Z0NE I N SEAM FL00R RESULTED FROM COAL EX TRA CTI ON A ND I TS D I STRI BUTI ON CH A RACTERI STI CS Zha ng Ji nc a i a nd Li u Ti a nqu an B Nj l n g R e s e a y e h I n s t i t u t e o f C o a l Mi n i n g ，C e n t r a l C o a l I I g R e ．a r c h l s t l f u g e A b s t r a c t 55 The p ape r di s c us s e s t he rul e s of i nf l uen e e o f m i ni ng on t he f l oo r of a wor k f a c e ， and f o r m ul a e f or ea l e ul a t i ng t he ma xi m um de pt h o f f i s s ur ed z one i nduo d by c o al m i ni ng a r e pr o pos e d ． Ba s e d o n me a s u r e d d a t a f r o m t h e s i t e a n d r e s u l t s f r o m s i mul a t i on m o d el t e s t s i n t he l a b or a t or y， i t i s f o und t Lat i n t he nor mal m i ni ng p e r i o d， t h e f l o o r s t r a t a a r e c o mp r e s s e d i n c r e a s e d p r e s s u r e b e f or e mi n i ng ， a n d e x p a n d e d d e c r e a s e d p r e s s ur e a f t e r mi n i n g ． a n d r e s u me g r a d u a l l y t o o r i g i n a l s t a t us t an d t ha t on t he f r i nge of pe rmar i nt c o al pi l l ar，t he f l oo r i s i n e xpan s i on s t a t us f or l o ng pe r i o ds and f i s s ur e s r e s ul t e d f r om m i ni ng a r e we l l d e ve l op e d ． Thi s i s t he l o c at i on wher e wat e r i nr us h i s m os t l i ke l y t o o o ur i n f a ce on c oof i ne d aq ui f e r． I n ad di t i on， t hr e e f or m ul ae a r e e s t a b l i s h e d t o c a l c u1 a t e t he maxi m um de p t h of f i s s ur e d z One i n t he fl o o r due t o m i ni n g b as e d on c l a s t o pl a s t i e t he o r y and m e a s ur e d da t a． A n d s p at i al di s t r i b ut i on pa t t e r n of f i s s ur ed z one I n t he f l oo r i s an al yz e d a nd pr o ve d by da ta f r om s i t e me as ur e m e nt ． Keywor ds s e am f l o or ， d e pt h o f f i s s ur e d z On e， m i ni ng on c onf i n e d a qui f e r 维普资讯