岩层运动特征和裂纹扩展模式可以有效地调查通过相似物理模型如果依法建立的相似理论 12, 25]。惠塔克和红提到1989年,只有参数主要影响材料的机械性能需要考虑在计算相似比率,如密度和强度的材料和几何模型和模型中的每个特性。这些参数应该遵循以下关系: (1) C σ C p × C l = 1 , 在哪里 C l , C σ , C p 是常数的几何形状(长度),强度,分别和密度相似。方程( 1)被称为基本条件的相似理论 20., 25]。在这个方程, C l , C σ , C p 可以计算如下: (2) C l = l p l 米 , C σ = σ p σ 米 , C p = ρ p ρ 米 , 在哪里 l p 和 l 米 原型和模型的长度,分别; σ p 和 σ 米 的力量(UCS)原型和模型,分别;和 ρ p 和 ρ 米 原型和模型的密度,分别。

长壁板通常比另一个更大的在一个尺寸(长度)(宽度)。结果,它可以假定的影响开始和结束时,长壁板的中间部分面板上可以忽略不计;也就是说,一段面板可在平面应力条件下进行设计。

例1和2的物理模型是3米长,2.6米高,0.3米厚,4米长,3米高,厚0.4米,分别。模型的相似理论常量考虑建设和测试材料 C l 100年= 1: C ρ = 1:1.67, C σ = 1:167。构造物理模型材料的混合物的沙子、石灰和石膏的各种比率。这些比率导致合适的强度和密度值模型材料根据提到的相似常数。原型材料强度和密度值在表 4。材料强度参数物理模型可以方便地使用上述相似理论计算常数和的值在表 4。能够协助分离长壁开采后岩层的电池板,薄薄的一层石灰用于每一层来模拟层理之间的表面。

面板尺寸和开采厚度的模型在表 2。只有一节的覆层是物理模型,模拟和等效负载剩余的覆层,基于平均深度的面板(图 2),是应用在模型顶部模拟覆层的重量。在这方面,体重60 kN的案例1和85 kN的第二种情况(例3),通过加载方法如图 3,应用模型的一部分。

提取的长壁板模拟煤层的顺序删除。萃取率在所有情况下被认为是5厘米每2小时。这个萃取率代表每天提取煤层5米。通过这种方式,给出足够的时间对地层变形后提取煤层的每个部分。

摄影测量方法,解释( 20.),是利用监测地层运动特征和断裂传播模式在所有案例研究。为此,数码照片的不同阶段测试完成后被捕获,并比较。照片的分辨率限制条目在表 4。模型建筑材料强度属性可以方便地计算相似常数。

给照片的分辨率在这项研究中,地层变形测量的精度约+ /−1毫米( 20.]。

主要地层变形模式是通过考虑调查5%的最大变形后每个提取地层变形的极限。这个极限导致变形超过最低精度的监测方法,同时说明了地层的主要变形模式。在下面几节中,只有增量地层变形由于提取multiseam板报告为了研究提取序列multiseam矿业的影响情况。

multiseam提取对裂纹扩展的影响模式可以通过强调研究领域的裂纹闭合/开放后提取的每一部分multiseam面板。不同的颜色被用在数字 9- - - - - - 11追求这一目的。为了单独的塌落和断裂区(图 1)选择屈服了区面积与连接interstrata骨折(垂直或semivertical骨折)。坍塌区上方的断裂区域然后选为破碎区,位于下连续变形区。

打破角(或主要开裂角)被定义为角度的限制主要裂缝面积与地平线的边缘提取的面板。打破的角度表示的极限严重干扰区上方长壁板的边缘。

比较的角度打破拔上下面板后,以防2表明,提取上层在这种情况下(multiseam提取)创建一个略小的角度打破比低的层(single-seam提取,相比之下的人物 10 ()和 10)。此外,提取扩展部分的第一部分案例3中创建了一个明显的尖锐角(图 11(一))比上部面板在例2(图 10)。这个角的突破,然而,在提取下一段的扩展部分变得更大,类似于下面板的角度打破(图 11(b))。

地层运动模式对不同病例表明,提取multiseam面板后,地层倾向于变形主要在前面的边界受干扰区,只有小变形发生以外。这种现象尤为明显破坏情况下薄interburden(例1;图 6(d))。此外,增加沉降的大小因素在案例1中提取低面板(图 12(一个))表明,扰动地层明显消退后提取较低的面板。这些观察表明,第一个矿业活动减少了桥接和地层的承载能力。萃取后的结果,随后multiseam电池板,以前削弱地层变形和相应减弱,创建一个增加沉降的大小。这些以前也削弱了地层为上覆岩层层提供另一种变形路径,从而限制multiseam提取后的主要变形之前削弱区域。

矿产之前提取的面板(例2),交互和连续变形区骨折的较低的面板的上部面板提取改变上面的变形模式上面板(图 7)。提取后的上面板2,以前现有骨折高于上部面板部分封闭(图 10)。关闭这些骨折和前面的桥接能力破碎地层沉降的大小创建一个增加扰动地层(图 12 (b))。

此外,存在以前提取的面板相邻扩展部分案例3中改变后产生的变形模式提取案例3的扩展部分(图 8)。在这种情况下,新主要变形破坏层创建一个陡峭的角度。通过移动远离前面塌陷的区域,产生的变形模式和上面的坍塌区扩展部分的高度成为类似于single-seam观察(较低的面板,以防2;数据 10 ()和 10)。此外,最大沉降以上案例3的扩展部分发生之前提取相邻板上面,而不是新扩展部分(图中提取 12 (b))。类似的发现在 12),关闭之前已有裂缝上方相邻的边缘面板是一个原因。

裂纹扩展模式和坍塌区后提取长壁板的形状是非常重要的在确定突水的危险和合适的位置对瓦斯抽放钻孔( 2, 6, 7, 17, 26]。物理模拟结果表明,裂纹扩展模式和形状的坍塌区拔multiseam后明显不同于那些拔single-seam后。

比较在不同的测试的角度表明裂纹扩展模式的变化取决于板的安排。例如,可以看出提取例2中的上层(multiseam提取)创建打破角小于低层(single-seam提取;数据 10 ()和 10)。这个观察显示的效果之前坍塌区,创建一个削弱区中间的上面板。削弱了区域变化的边缘裂纹扩展模式上面板通过诱导另一种变形路径向这一领域。

此外,在案例3中,扩展上面板创建一个明显尖锐角打破比第二种情况(通过数据的比较 10和 11(a))。这个观察也表明,以前的崩落区毗邻新破坏部分为新破坏地层提供了另一种变形路径,创建一个锋利的角(图 11(a))。的角度,然而,在提取下一节的扩展部分变得更大,类似于下面板的角度打破(图 11(b))。换句话说,通过移动远离前面塌陷的区域,周围地层条件下提取的边缘面板类似single-seam提取和更广泛的角度打破(图 11(图)和主要变形区域 8)是观察。

矿业地平线上方的地层渗透系数是一个重要的因素在决定突水风险。之间存在明显关联的密度孔隙后,采矿活动和导水率( 6, 7]。multiseam开采后的断裂传播模式,观察从物理模拟结果,表明先前现有骨折接近桥台multiseam提取期间继续开放。增加密度和连通性的骨折在这个面积显著大于single-seam提取。尤其在例1和2(数字 9和 10),而在案例3中,上面的裂纹扩展模式扩展的左边缘部分是类似于single-seam提取(图 11(b))。相比之下,大多数的骨折的中间上方multiseam面板和接近矿业视野成为部分封闭后接受临时开放期间连续提取multiseam面板(数字 9和 10)。这个观察是类似于[single-seam提取实地测量报告 27),扰动地层的渗透系数是衡量明显高于以上的边缘长壁板相比,他们的中心。然而,面积、密度和连通性的骨折拔multiseam后显著增加,根据观测的物理模型(部分 4.2)。

Multiseam提取裂缝密度也增加,特别是床上用品分色和水平裂缝上方中间的面板和提取接近顶部的崩落区(图 13)。以前现有隔离水平骨折(床上用品分色)后断裂区域内提取第一个缝(图 (13日))如果与地下水相互作用随着时间的推移会装满水(单-和multiseam操作)。提取multiseam面板将创建一个网络interstrata骨折可以达到的高度之前现有的区骨折(图 13 (b))。这个连接断裂网络可以提供存储水面积的桥台的水平裂缝,水可以导致的工作空间。

此外,物理模拟结果表明,塌陷的区域的高度后multiseam提取在案例1几乎翻了一番(图 9)。地层渗透系数的增加,由于增加了骨折的密度和高度的区域multiseam提取后,破坏了含水层时具有十分重要的意义。增加密度和连通性的骨折构成严重威胁机械和人员的安全,必须控制和减轻。结果,在multiseam提取地下蓄水层,需要采取适当的风险管理政策。这些政策的一些例子可以说明如下: (一)

回填材料的使用:这是特别感兴趣的浅矿业在水或深部开采地表进入矿区是有限的。

multiseam矿业配置的重要性在合成地面运动一直强调和讨论的文献[ 19, 23]。在这方面,重叠的长度和定位的边缘的两个开采煤层长壁板在裂纹扩展模式和发挥重要作用的沉降资料。重叠的长度越小,越不显著multiseam交互。读者可以参考作品发表在 19, 23)更多信息的重要性multiseam配置相关的裂缝延伸和地面上运动。

的一个关键因素在确定合适的位置钻孔瓦斯抽放钻孔是长壁开采后的断裂传播模式 2, 26]。长壁塌落的程度和破碎区上覆地层的渗透率变化,释放气体在煤层和更重要的是在其他多孔结构在覆层( 4, 8]。诱导裂缝坍塌和断裂的区域增加扰动地层的渗透系数和渗透率。在这方面,识别领域具有高interstrata(垂直裂缝)和横向(床上用品分色)渗透的重要性。例如,骨折部位以上固体基牙提供一个适合煤层气气体的流动路径。一个案例研究报告( 4, 8),甲烷气体的生产提高了77%的结果将瓦斯抽放钻孔的长壁板相比,钻孔位置的中线长壁板。的长壁板是由三面封闭,导致发生一个高度拉伸断裂面积接近面板的边缘。沿着长壁板的周边,这些骨折(所 26),为瓦斯抽放提供一个“甜蜜点”。我上一段,桥台地区接近面板的边缘具有这一特点。

破坏和矿产情况(例1和2),interstrata multiseam面板上面的裂缝边缘生长在整个面板的提取。可以看出这些骨折桥台地区密度显著高于single-seam提取在这两种情况下1和2(相比之下的人物 9(一个)和 9 (d)案例1和数字 10 ()和 10例2)。在案例3中,垂直裂缝发生密度和高的尖角打破后矿业第一段的扩展部分。断裂传播模式,然而,在提取这个扩展部分的第二段就类似于single-seam提取(图 11)。类似于垂直裂缝,发生水平层理分离后增加multiseam采矿活动。增加尤为明显高于multiseam面板的边缘在例1和2(数字 9 (d)和 10)。此外,在案例1中,显著增加的数量和大小床分离观察到上面的中间multiseam面板和新崩落区(图 9)。2,类似案例1、床上用品分离倾向于发生大多高于中间的面板(图中提取 10)。然而,床上用品的密度的增加分离的情况下2和3是小于1,这可能是有关interburden厚度增加。

基于物理模型的结果,潜在合适的位置放置的瓦斯抽放钻孔后multiseam矿业可以标识为红色阴影区域在图 14。高密度的水平和interstrata骨折桥台地区,继续开放在提取multiseam面板,创建一个高渗透带瓦斯抽放。然而,所 26),甲烷气体流是一个动态的过程,受地层长壁开采后去应力和裂缝增长。因此,动态甲烷气体流动与地层渗透率的变化在提取长壁板还需要考虑在确定合适的瓦斯抽放钻孔的位置。