深部开采底板岩层损伤破裂实测(1).pdf

环境工程 20190284 Chenmical Intermediate 当代化工研究 技术应用与研究 可使电动机固定转矩启动，避免了原来的低力矩问题，内 置PLC变频控制系统，可实现实时精确调速、软启动、紧急停 车、快速运行等功能，并可对液压传动系统的温度、流量、 压力等进行监测控制，且猴车的制动效果更佳出色，能够实 现过流、欠压、超速、急停等保护功能及直观显示。 3.成果及展望 改造后的猴车运行更加科学高效，猴车避免了原有情 况下的长时间运行，仅在有人上下时运行，且实现了变频运 行，更加节能，据初步统计，改造前猴车长时间空载运行， 智能化低，每天的电量消耗平均可达1300度，改造后每天电 量消耗降至约600度，每天可节约电能700度，按照电力单价 0.7元/度（峰谷平均值）来计算，每年的电力节约费用近15 万元。同时实现了猴车的软启动功能，运行更加安全，可实 现实时精确调速、软启动、紧急停车、快速运行等功能，并 可对液压传动系统的温度、流量、压力等进行监测控制，且 猴车的制动效果更佳出色，能够实现过流、欠压、超速、急 停等保护功能及直观显示，猴车维护及维修成本同样得到降 低。下一步技术应用成熟后可逐渐实现猴车的无人值守，进 一步节约人力成本。 【参考文献】 [1]贵永全.架空乘人装置猴车在煤矿井下的应用研究[J]. 机械管理开发,2018,3306167-168. [2]耿海洲,胡业林,易强,丘汉标,胡建园,李翠虎.基于PLC控 制的新型节能猴车控制系统的设计[J].煤矿机械,2015,3609 275-277. [3]王丛金.乘人猴车安全节能技术研究及应用[J].河南科 技,2012222426. [4]韩靖,周聪聪.节能计时软启停猴车系统的设计[J].煤炭技 术,2015,3406242-244. [5]王芹.煤矿机电设备变频节能技术的应用探究[J].山东煤 炭科技,2016,0198-99. [6]王李鹏.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J].中国 高新技术企业,2015,2897-98. 【作者简介】 李志恒（1986-），男，汾西矿业集团公司机电处；研究方 向机电。 下转第85页 上接第83页 深部开采底板岩层损伤破裂实测 ＊刘 莹 （山西寿阳潞阳长榆河煤业有限公司 山西 045400） 摘要本文采用数值计算和钻孔双端封堵测漏法对11301工作面底板损伤破裂深度进行现场实测。通过计算公式对底板破坏深度进行预 算，在现场实测设计观测孔时，主要对底板破坏深度在10m～17m范围内的损伤区域进行控制研究；结合预算结果确定探测方案，方策结果 表明，实测底板损伤破坏深度为12.9m。综合分析经验公式、数值模拟、现场实测得出来的底板损伤破裂深度，确定底板破坏深度13m左右 是可信的。 关键词开采底板；损伤破坏；探测 中图分类号T 文献标识码A Measurement of Damage and Fracture of Floor Strata in Deep Mining Liu Ying Luyang Changyu River Coal Industry CO., LTD. of Shouyang County, Shanxi Province, Shanxi, 045400 AbstractIn this paper, the damage and fracture depth of 11301 working face floor is measured by numerical calculation and two-end sealing leak detection . The damage depth of the floor is estimated by calculating ula, and the damage area of the floor is controlled and studied in the range of 10m to 17m when the observation hole is designed. The detection scheme is determined according to the result of the budget, and the result shows that the measured damage depth of the floor is 12.9m. It is credible to determine the floor failure depth of 13m after the comprehensive analysis of the empirical ula, numerical simulation and the measured damage and fracture depth of the floor. Key wordsmining floor；damage and failure；detectiom 1.工程背景 11301工作面开采山西组31煤层，煤层厚度为1.85～ 2.0m，煤层结构稳定，顶板主要为泥岩，地板主要为砂质泥 岩。工作面埋深约为957m，工作面宽度120m，推进距离为 700m，采用综合机械化采煤工艺，顶板全垮落法进行采空区 的管理。 2.底板采动破坏深度探测 1采动底板岩层损伤破裂深度预计 根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤 开采规程，煤柱留设中关于底板导水破坏高度的大小，可 由统计公式预计。适用范围为采深100～1000m，工作面斜长 为20～200m，倾角为4～30。当只考虑斜长时，统计公 式如下 h10.70070.1079L （1） h10.303L0.8 （2） 式中h1-底板导水破坏深度，m；L-开采工作面斜 长，m。 若考虑采深、倾角和工作面斜长，则可用下述统计公式 环境工程 20190285 Chenmical Intermediate 当代化工研究 85 Chenmical Intermediate 当代化工研究 技术应用与研究 h10.0085H0.1665 α0.1079L-4.3579 （3） 式中H-开采深度，m； α-煤层倾角，。 11301工作面斜长120m，采深960m，倾角近似为0，因 此符合统计公式的适用范围。 将工作面工况条件参数带入公式（1）中，可以算得煤 层底板采动破裂深度为 h10.70070.1079L070070.107912013.65m 带入公式（2）中，可以计算出底板采动破裂深度为 h10.303L0.80.3031200.813.96m 带入公式（3）中，可以计算出底板采动破裂深度为 h10.008596000.1079120-4.357916.75m 三个公式所求得底板破裂深度分别为13.65m、13.96m和 16.75m，因此，在进行观测孔设计时，主要对工作面底板10～ 17m范围进行考察。 2观测剖面布置 ①观测工程布置 观测孔的布置要充分考虑到钻孔施工的可行性与方便 性，其次是主要考虑到围岩的完整性，以方便水源、通风及 观测。综合考虑后确定将观测孔布置在工作面停采线附近的 轨道顺槽内。 ②观测钻孔的设计和施工 根据巷道工况条件，确定布置2个底板观测钻孔，方位 沿着工作面顺槽偏向采空区，俯角分别为10，15。 3.观测结果分析 111301工作面采动底板破裂深度观测结果 钻孔观测是在工作面推过观测地点大约两个月后进行 的，设置在工作面顺槽偏向采空区一侧，具体施工观测过程 如下 第一次观测钻孔为l号底板孔，俯角10，孔深55m； 第二次观测钻孔为2号底板孔，俯角15，孔深55m。 根据观测数据做出的钻孔分段注水漏失量图如图1所示。 图1 底板钻孔注水漏失量观测成果图 2观测资料分析 对比两个底板孔的注水漏失量情况，第一个底板孔漏失 量明显减少的位置不明确，由经验可知该施工钻孔没有钻到 底板最深破坏处。2底板孔在孔深49.5m处漏失量最大，终 孔位置处仍有部分漏失量，但明显减小，因此认为15底板 钻孔终孔位置处为实测底板破坏深度下界。 4.11301工作面底板岩层破坏规律分析 1采动底板破坏深度研究 ①经验公式预计值 根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤 开采规程，煤柱留设中关于底板导水破坏高度的大小，可 由统计公式预计。底板破裂深度经验公式计算值见表1。 计算公式工作面斜长110m，采深960m预计值 公式一（m）h10.70070.1079L13.65 公式二（m）h10.303L0.813.96 公式三（m）h10.0085H0.1665a0.1079L-4.357916.75 表1 11301工作面底板破裂深度经验公式预计值 ②数值模拟值 在l1301工作面实际工况的基础上，运用FLAC 3D数值模 拟软件建立数值模型，模拟11301工作面推进200m的过程中 应力分布和塑性区分布的变化，得出底板岩层损伤破坏深度 最大值为13m。 ③现场实测值 根据各钻孔的实际观测资料，实测底板裂隙发育深度见 表2。 孔号俯角 最大裂隙发育高 度m 观测时间 1109.611301工作面停采约两个月 21512.911301工作面停采约两个月 综合12.9 表2 l1301工作面实测裂隙发育深度 2底板岩层破坏规律 根据11301工作面顶底板岩性特征，煤层厚度1.85～ 2.00m，平均1.91m，结构简单，煤层底板为泥岩和砂质泥 岩，平均厚度2.03m。由公式1计算的结果为13.65m，由 公式2计算的结果为13.96m，由公式3计算的结果为 16.75m。因此，在现场实测设计观测孔时，主要对底板破坏 深度在10m～17m范围内的损伤区域进行控制研究。运用钻孔 双端封堵测漏法对l1301工作面采动底板损伤破裂深度进行 现场实测，实测底板损伤破坏深度为12.9m。综合分析经验 公式、数值模拟、现场实测得出来的底板损伤破裂深度，确 定底板破坏深度13m左右是可信的。 5.结论 用钻孔双端封堵测漏系统，在l1301工作面对底板岩 层损伤破裂深度进行现场实测，实测底板损伤破裂深度为 12.9m。本次研究成果是在特定具体地质条件下得到的实测数 据，对于企业指导安全生产具有指导意义，结合矿井的工程实 际和现有数据，综合分析经验公式、数值模拟、现场实测得出 的底板损伤破裂深度，确定底板破坏深度13m左右是可信的。 【参考文献】 [1]唐鑫,姜振泉.深部开采煤层底板采动变形破坏规律研究 [J].矿业安全与环保,2016,4048-10. [2]李子林,魏久传,刘同斌等.受水威胁工作面底板水情动态 监测技术[J].煤炭学报,2016,31增78-81. [3]刘伟韬,霍志超,潘晓凤等.薄基岩风氧化带附近防水煤岩 柱的合理留设[J].金属矿山,20142154-158. 【作者简介】 刘莹（1989-），男，山西寿阳潞阳长榆河煤业有限公司；研 究方向煤矿开采。