文摘

的地质条件下,软、硬岩交互层,上覆岩层破坏高度可以提供定量支持设计的瓦斯抽放的位置钻孔在屋顶矿业断裂带的决心在煤层开采液压破裂带。层间的结构上覆泥岩和砂岩的陆国安矿区山西是一个典型的软、硬岩交互层。针对缺乏软岩断裂力学分析和计算不当引起的覆岩破坏高度不变的岩石残余膨胀系数经常使用的分析,在这篇文章中,我们构建了一个软、硬地层的裂缝模型给出一个定量分类标准的软、硬岩石和引入软岩层的断裂失效准则和broken-expansion岩层的空间约束条件。针对提高计算精度的上覆岩层破坏高度,我们提出了一个基于断裂力学分析计算方法的软、硬地层,从而描绘完整岩石的程度上覆地层自下而上确定采场覆岩破坏高度。这项研究花了Lu国安Yuwu煤矿矿区为例。结果表明,(1)的计算方法,的上覆岩层破坏高度N1102 Yuwu煤矿机械化放顶煤的脸是51.44米,这是小于实际值通过一个钻孔电视方法以及53.46米,数值模拟的结果与计算精度约为96.22%,这是相当高的。该方法的计算精度高于传统的三种理论方法,它有效地解决了限制裂缝分析方法不包含设计和软岩层的变形问题由于残余膨胀系数模拟中使用不当。(2)没有明显的骨折在软岩区,和整个骨折主要是低角断裂;骨折在硬石层有明显的破裂和multiangle裂缝,和软岩的平均裂缝宽度是2.8毫米小于坚硬的岩石。软岩和硬岩的断裂模式主要是拉伸断裂和拉伸剪切断裂,断裂力学模型的正确性验证的软、硬岩层构造。 (3) It is noticed that the tensile strength of rock in this method needs to be obtained through rock mechanics experiment on overlying strata in the study area, and our proposed method was applicable to the mining conditions of near horizontal coal seam. The calculation accuracy of this method meets the engineering error requirements and can be applied to the prediction of overburden damage height in near horizontal coal seam mining.

1。介绍

在轴的采矿活动,上覆地层的煤炭的身体会被打破,弯曲,被我的压力。会发生骨折,裂缝沿纵向和横向方向的煤(岩)层,这些裂缝骨折将形成一个气体和水通道,导致工作面气体增加或诱导顶板突水事故。因此,在煤层开采上覆岩层破坏高度的确定具有重要意义矿井突水事故的预防和有效提取气体在采空区1]。

不同国家的学者提出了不同的理论研究上覆岩层破坏高度。早在19世纪中叶,Adhikary和郭提出了垂直线理论来描述上覆岩层的移动变形(2]。Kayabasi等人提出了一个影响函数模型来描述表土故障特性(3通过研究矿区和分区。辛格等人首次提出“三级”理论(下降带、断裂带和连续变形区)和使用等价采高的方法给多个“三级高度”之间的关系和矿业的高度(4]。阿尔瓦雷斯等人提出了“四人”理论(下降带、断裂带、复合梁结构区,和表面)通过进一步细化研究,把经验值(5)“4条”的高度。刘介绍了“三级”经验公式(6)计算上覆岩层破坏通过统计检验测量日期在华北矿区和与弹塑性力学相结合,然后把它写进了“程序主轴煤柱保留和建筑物下采煤,水体和铁路”(以下简称“三下”过程)(7]。从那时起,“三级”理论已广泛应用于研究开采上覆岩层破坏高度。近年来,有关学者进行深入研究基于断裂角,形状,岩层的结构。徐黔et al ., et al .,和左等人分析了砌体梁结构的形成覆岩层的破坏模型,然后提出了关键层理论和开采上覆岩层破坏高度的计算方法(8- - - - - -10]。辛格和辛格和阿巴斯等人简化二维表土失败抛物面或形成一个三角形,给了一个功能性破坏高度和开采高度之间的关系(11,12]。李等人简化了三维表土失败形成成一个椭圆带了数学表达式(13高度和矿业高度)的伤害,工作表面的大小,和其他因素。许等人提出的计算公式衰竭开采上覆岩层高度使用的关键价值断裂角位移,以防岩层破裂(14]。此外,Ozgen Gerrit,胡锦涛等人建立了多因素综合计算模型(15)上覆岩层破坏高度的工作面边坡长度等因素的分析,挖掘高度,覆盖深度、岩性、和推进速度。明禾等人分析了砂岩粒度对失败的高度的影响上覆岩层的物理模型试验,提出了计算模型的断裂带高度压缩模式和胶结模式(16]。隋等人研究了上覆岩层破坏高度的叠加在多个煤层开采造成的,和赵等人提出的计算公式下的上覆地层断裂区叠加开采(17,18])。

上述上覆岩层破坏高度的计算模型大多是基于硬岩层的研究,他们认为轴承的关键层决定了上覆岩层破坏高度(19],有一些研究软岩变形和破坏,这将导致误判,尤其是交互地层条件下的软、硬摇滚互动层软岩开采上覆岩层的破坏的影响更大。软岩具有一定抑制作用对上覆岩层破坏的发展,因为它有故障强度低,可以有一个显著的塑性变形,容易压实后失败。当软岩煤层在相对较高的水平,抑制效果明显(20.]。Du和白提出压力拱模型通过分析失败的结构和形成厚而软岩上覆岩层破坏高度并指出,决定(21的开采上覆岩层。Mandal et al ., Rafiqul et al .,和经营范围等人建立了一个有限元模型22- - - - - -24)模拟软岩的上覆岩层通过分析失败形成、结构和软覆盖岩层的力学性能。这样的计算模型基于软岩的断裂结构及其力学性能通常需要分析和确定软岩上覆岩层的结构和形成裂缝。这些参数是复杂的,很难获得,许多参数的计算模型(矿山压力衰减系数和上覆软岩的比例)是半经验模型计算得到的25),所以有很强的局限性。

此外,上覆岩层的高度失败区密切相关的崩溃特征破碎岩层(26]。残留的碎片的特征下的岩层破坏的过程和压缩确定破碎的表土的膨胀空间的大小,然后覆断层控制的进步的高度。这是关键的影响因素。目前,有两个问题在应用程序的残余裂纹岩石膨胀系数计算上覆岩层下的膨胀空间的高度。首先,它是选择破碎岩石的初始膨胀系数(27),用更少的要考虑上覆岩体的破碎压实。其次,破碎岩石的初始膨胀系数在恒压很少分析(28]。它忽视了不同破碎岩体的影响和不同压应力对残余裂缝过程中膨胀系数failure-slipping-compaction表土。这导致高度计算结果的偏差。

针对的问题不卷入软岩石断裂力学和表土失败的不当计算高度不变的岩石残余裂缝造成的膨胀系数,本文介绍了软、硬岩的定量判据,介绍了软岩地层机械标准。基于剩余broken-expanding动态特性的影响因素岩层失败后,它定义的空间约束引起的上覆岩层断裂压力释放的采矿和软、硬岩层的断裂模型构造的位置来确定身份不明的骨折表土和改善表土失败的计算精度高。计算了Lu国安Yuwu煤矿矿区,和它的准确性验证了现场试验结果。

2。方法

一般来说,上覆地层的岩性结构的煤层有许多软、硬岩层之间的相互作用,没有一个坚硬的岩石结构或软岩结构。其次,轴承关键层(坚硬的岩石)有重要影响的高度上覆岩层破坏。由于不同的岩性、岩层破坏后的残余膨胀特性和压缩直接影响到锥形定律的恶性膨胀空间破碎煤层开采后岩层,然后确定最终破坏表土的高度。因此,软、硬岩层的断裂力学条件及其残余膨胀特征表土的损害高度失败的关键。

为了解决问题缺乏软岩断裂力学分析和不准确所引起的上覆岩层破坏高度计算常数岩石残余膨胀系数,本文介绍了软、硬岩的定量判据,介绍了软岩地层力学判据和扩张的空间约束的破碎的岩层。上覆岩层破坏高度的计算方法基于断裂力学分析,提出了软、硬岩层,理论分析和计算上覆岩层破坏高度进行。

2.1。定量标准软、硬岩层

上覆地层的岩性结构直接影响机械强度、失效模式和残余膨胀岩石地层的特征。徐和钱指出,抗拉强度是一个重要的机械参数判断裂缝的发展(29日];谢等人认为,坚硬的岩石开采条件下主要表现为脆性破坏而软岩是特点是塑料失败(30.]。总之,针对不同的断裂强度,断裂模式,和残余软、硬岩层之间的膨胀特性,有必要进行分类和分析上覆岩层。因此,本文结合饱和单轴抗压强度的软、硬岩石工程岩体分级标准(31日]给软、硬岩石分类的标准两个方面的岩石地层的承载力和破坏模式:坚硬的岩石抗压强度≥30 MPa的全应力-应变曲线显示了明显的postpeak压力瞬间下降,和软岩的抗压强度< 30 MPa的全应力-应变曲线没有显示明显的postpeak压力下降但慢慢降低,具有明显的时间性。

2.2。应力分析的软、硬岩层断裂

2.2.1。在开采条件下岩层应力分析的困难

(1)判断轴承的层。自厚硬岩层在支撑上覆岩层中发挥作用,薄层软岩仅作为负载,相邻的关键层之间的上覆岩层简化为一个复合梁模型,和第一层的负载的硬摇滚29日)是

当+ 1层是坚硬的岩石,也就是说,它不是相同的复合梁以下层,第一层有

轴承层岩层中包含两个相邻关键层之间顺序是由上面的公式。

(2)机械坚硬的岩石断裂条件。负载的坚硬的岩石断裂条件超过自己的抗拉强度和简单的支撑梁模型可以得到以下公式:

相应的坚硬的岩石断裂步(32)是

由于膨胀性质的岩层断裂后,覆岩下的空间变得越来越小的岩层断裂从底部到顶部(见图1),它满足以下公式。

关键采矿长度(32)的 - - - - - -th表土中断裂的故事

因此,当工作面推进长度大于相应的临界开采的坚硬的岩石形成和存在空间膨胀在坚硬的岩层,即公式(7)是满意,层的硬摇滚坏了。

2.2.2。应力分析的软在开采条件下岩层

基于板和梁理论(33]在弹性力学中,软岩层的断裂力学条件下水平拉伸应变生成负载超过极限抗拉应变,见以下方程:

相应的软岩层的断裂步

软岩的最大挠度

当一个软岩层断裂,它必须满足水平荷载产生的拉伸应变大于其极限抗拉应变和相应的软岩的挠度小于小扩张空间的高度低于它,见以下方程:

2.2.3。计算岩层破坏后的残余体积膨胀系数

破碎的岩层的残余体积膨胀系数动态变化与上覆地层的破裂过程和岩石强度有关,骨折块,压应力。近年来,苏等人提出的初始体积膨胀系数断裂的岩石指数相关blockiness吗 ,考虑到影响系数上覆岩层的岩性、满足公式(12)[34),压实度是通过实验研究(残余岩石膨胀系数的比例其初始体积膨胀系数系数 )并满足一个指数函数与压应力的关系(35,36),见方程(13)。考虑到影响系数基于地面的岩石强度、压力埋岩体深之间的关系和可以看到在方程(14)[8]。为了避免直接使用一个常数膨胀系数,导致计算结果的上覆岩层破坏高度过小,本文全面考虑压应力、岩石抗拉强度和断裂块描述骨折后的残余膨胀系数的泥浆和砂岩层表土。膨胀系数的动态信息可以提高计算精度的降低空间的膨胀空间时覆岩都折断了。积分方程(12),(13)和(14),它可以用来获得残余膨胀系数之间的数学关系,压应力、裂隙岩体,强度后岩层的断裂。方程(15)进一步简化了可用公式(16), , ,和公式的系数,修正系数相关表土地层的岩性和力量。

基于苏等的压实实验数据(34泥岩和砂岩的破碎),可以得出结论,当覆岩岩性的泥岩、砂岩中相应的参数方程(16)如表所示1。

2.3。上覆岩层破坏高度的确定方法

步骤来确定上覆岩层破坏高度可分为以下三个步骤,如图2:(1)识别所有的关键层上覆岩层中基于关键层理论。关键层表土的轴承体,起着重要的作用在矿业开发和扩展的断裂,并能提供一个基础的近似区间判断裂缝的高度的发展(2)根据计算公式(16)的破碎岩层的残余膨胀系数,根据煤层开采高度和各岩层的残余膨胀系数,岩体的高度值检索的高度膨胀空间下的表土是0。相邻的上、下关键层初步定位、临界阈值(3)相邻的两个关键层之间的间隔后确定,根据断裂力学条件的软、硬岩层和down-bulking的高度空间下的岩石地层、软、硬岩层的裂缝在每个岩层之间相邻的关键层进一步检查。当硬岩层悬挂距离大于断裂步距离,能有一个小的膨胀空间的下部。硬石层断裂,断裂向上继续发展;在软岩加载时,横向拉伸应变大于其极限抗拉应变,和相应的挠度小于膨胀空间的高度在软岩层之下,软岩层断裂和裂缝继续发展。否则,停止裂缝发展。根据这个,一层一层向上分析发现岩石没有打破。岩层从屋顶的高度的煤层上覆岩层破坏高度

3所示。案例分析和验证

3.1。在研究区域上覆岩层破坏高度的计算

于安煤矿位于长治市西南山西省(图3),北纬N36°2239.82和东经E112 50°78.95 。的主要煤层Yuwu煤矿是没有的。3煤层的二叠系山西形成,平均厚度6.3米,4°倾角。N1102工作面有倾向的长度280米,罢工的长度1078米(图4)。采用综采放顶煤开采过程方法,工作面是3米高和煤炭屈服厚度为3.3米。工作表面被安排去煤矿的长臂。的埋深煤层工作面的屋顶是400 - 460。

硬摇滚K8砂岩厚度的40多万是在上方的区域开发煤层m1102工作面上方的屋顶。它可以被视为稳定的煤层上覆岩层的上边界。因此,计算关键层的边界被选为133 m远离煤层顶板。根据地质勘探数据的工作面,上覆地层结构特点是由泥和交互式砂岩层。根据岩石力学参数的实验结果的表土Yuwu煤矿3 #煤层的(37),各岩层的厚度及其力学参数如表所示2。

根据公式(1),(2)和(3)的方法,它可以得出结论,有4个关键层上覆岩层的3 #煤层工作面上方(表3)和排序的每个关键层断裂步长:关键层4 >关键层3 >关键层2 >关键层1。考虑到埋深、断块和上覆岩层岩性、表土破坏后的残余膨胀系数可以从公式(15),1.05,1.06,1.08,1.09,1.11,和1.18为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩,中等粒度的砂岩,砂岩和粗粒度,分别都折断了。由公式(5),当上覆岩层高度是70.8米,较低的膨胀空间是零。在此基础上,初步判断,上覆岩层破坏高度之间的关键层2和第3层的关键,也就是说,41.11到75.33米。

由于上覆岩层结构特征是泥浆和砂岩交互层、岩石断裂进行了分析从底部到顶部的膨胀空间的下部岩层和软、硬岩层的断裂条件。根据公式(715层),属于硬摇滚,打破一步是36.3米,下面有一个空间扩张,所以岩石将打破。根据公式(10),可以看出,膨胀空间低于17层泥岩是0,当悬浮距离16层的砂质泥岩是70 m,相应的挠度是4.1米,大于岩层下的膨胀空间的高度0.65米。因此,16、17层的岩石不会打破。根据理论计算,与工作面推进的最大上覆岩层破坏高度是高16层岩石的屋顶3 #煤层,51.44米。

3.2。钻井测试验证

钻孔电视成像技术是直接喂防水照相机探测光源到钻孔,可真正反映井壁的岩体特征。康et al ., Zhang et al .,王等人应用这个技术检测的岩石结构和岩体断裂特征(38- - - - - -40]。钻孔电视成像技术用于检测表土N1102采矿过程中故障特征。钻孔电视设备的类型是ZKXG-30(图5)由Tianchen-Weiye地球物理科技有限公司在武汉的中国,其工作原理的示意图如图6。在这项研究中,四个斜钻探钻孔在工作面采空区的排列,如图7。钻探钻孔切割巷的距离是150米,钻孔深度是不少于90米。施工参数如表所示4。

3.2.1之上。分析钻孔图像

基于2 #井眼内窥镜图像,比较分析的主要断裂前矿业面临的量变骨折后的上覆岩层开采提供依据确定上覆岩层破坏高度。如图8的(a),部分钻孔深度35 ~ 40米,开采前的上覆岩层裂缝主要是由床上用品和关节和上覆的数量和宽度骨折在本节中挖掘后显著增加。特别是在36 ~ 39米的范围,产生交错出现裂缝,典型的裂缝骨折。

获得图像的钻孔的内壁,顶部的屈服区煤层开采后可以观察(图9),然后屈服区域的高度约为30.1 ~ 33.5 m,但它是必要的,以确定的高度上覆岩层破坏之前挖掘。随后的裂缝进一步量化。

3.2.2。上覆岩层破坏高度的决心

Image-Pro图像处理软件是用于进一步分析裂缝的数量和宽度等参数2 #井眼图像的统计分析。井眼内窥镜图像的分析过程使用Image-Pro软件图所示10。裂缝的数量和裂缝宽度的变化对应于不同的钻孔深度范围前后矿业(表获得5)。然后两个拟合曲线方程可以获得裂缝的数量和深度之前和之后的井下采矿(图11)。他们是 和 ,分别。前拟合系数= 0.5447,一个贫穷的拟合,表明覆盖骨折的分布与孔隙深度挖掘之前,但其结构相关;后者拟合系数= 0.9748,一个更好的拟合。在钻孔深度< 30米,骨折是钻孔的深度成正比,增长速度更快。原因是在煤层开采后,骨折后的压应力较高的覆岩附近煤层的屋顶和破碎的骨折都高。在钻孔深度的范围30 ~ 40米,骨折的数量达到最大值。这个地区下降区之间的过渡区,断裂区,和骨折是最发达的。钻孔的深度大于40米,骨折的数量逐渐减少,减速慢。破碎后的岩层,上部岩层的断裂扩张收缩,这样相对较高的岩层将不会完全打破。

裂缝的数量的差异之前和之后的挖掘可以视为裂缝表土损失发生时生成。获得的数据如下:钻孔的深度小于60米,和裂缝的数量的差异之前和之后的挖掘每个10 m > 15日最大32,称为裂缝开发区;和钻孔深度的范围是在60 - 80米,和压裂前之间的数量差异,postfracture < 5,它可以被视为未开发区域的裂缝。因此,判定的上覆岩层破坏高度的工作面与60米的钻孔深度。考虑到钻井角为63°,上覆岩层破坏高度 ,这是与我们的方法与计算高度一致。

3.2.3。验证软、硬岩层的力学模型

(1)验证的软、硬岩石断裂的方法。硬摇滚的失效模式主要是脆性破坏,骨折块的一代不容易接近,和许多高纬度骨折是充分发展具有良好的延性41];软岩的失效模式主要是拉伸断裂,断裂结构压敏,断裂缺口容易接近。根据3 #钻孔探测图像,断裂模式的软、硬岩石断裂模式进行了分析验证。

如图12(一个)交错的软岩主要由骨折,没有明显的骨折。密实度好但延性差,还有碎片在裂纹,表明软岩主要是塑料损坏,强大压力的敏感性,这是符合失效模式提出了软岩的层。

如图12 (b),坚硬的岩石的断裂层大的规模和主要纵向裂缝,具有良好的延性和相对整齐断裂,和宽度是相对较大的,间接表明,坚硬的岩石损伤主要是由于脆性破坏。断裂缺口不容易压实,符合提出的硬石层的失效模式。

(2)约束的上覆岩层断裂和膨胀空间。根据统计结果对水井的数量和裂缝的宽度2.2。2(图13),裂缝的宽度矿业0-20 mm之前,他们中的大多数小于10毫米,开采后,裂缝的宽度是2 ~ 42毫米,其中大部分是15至20毫米。开采后,裂缝宽度和裂缝的数量增加,这表明岩石的断裂层需求膨胀空间。与此同时,如图8裂缝的数量增加,钻孔深度的增加,然后降低。表土breaking-collapse-compaction过程中,压应力成反比的高度和残余膨胀系数破碎岩层高浓度,满足压应力之间的关系和残余膨胀系数方程(16)。

通过统计分析的平均裂缝宽度不同深度的软、硬岩层钻孔,绘制直方图(图14),并在检测到骨折软、硬岩层,软岩层的平均裂缝宽度是2.8毫米小于硬摇滚的。钻孔深度时,45 - 60 m,区别的软、硬岩层的平均裂缝宽度是2毫米。也就是说,相对低压应力区位于相对近的岩层与小空间允许扩张和没有完全打破,不得考虑暂时的影响强调软、硬岩层的断裂。这表明硬岩层的空间约束条件小于软岩层,这是按照软硬岩层的空间扩张的约束方程(7)和(10)。

4所示。讨论

4.1。精度分析

为了验证该方法的计算精度,基于参数如开采高度、埋深、斜长、推进速度,和屋顶的岩性N1102 Yuwu煤矿工作面,三个代表理论方法在煤层开采上覆岩层破坏高度的选择计算。即经验公式方法提出的“三下”过程,关键层理论和多因素拟合公式的方法挖掘断裂带。通过以上的比较分析三种方法之间的误差测量方法和上覆岩层破坏高度,进一步分析了方法的准确性和可靠性:(1)“三下”过程的经验公式对矿业断裂带高度如表所示6(是矿业高度)7];岩石的单轴强度是用来区分类型的上覆岩层的“三下”过程。然而,为了避免统计测定单轴抗压强度的表土,胡锦涛等人提出了一个硬摇滚比例因子上覆岩层类型进行分类(15],它可以同时反映了单轴抗压强度和覆岩结构特点相结合。见公式(17),开采高度和吗是累积厚度的硬岩层断裂带高度估计范围(根据工程的经验,一般是15 - 20倍吗 ), ,作为b= 0,过重的负担是一个极其弱类型,b= 1,上覆岩层是硬类型,0 <b< 1,上覆岩层之间的类型是软弱和困难。泥岩的比例与133米的距离砂质泥岩的屋顶。3煤层Yuwu煤矿是56.63%。可以判断,屋顶的岩性是中等硬度和破坏高度的平均值是46.05米根据公式 (2)基于分析部分2.1本文的第2层的关键是打破,关键的第三层是不坏了。因此,可以得出结论,上覆岩层破坏高度的工作面是顶层的高度3 #煤层下关键层3,即75.33米(3)根据胡锦涛等。提出了多因素的拟合公式(15矿业断裂带高度),如方程所示(18), , , , ,和表示工作面高度(m),屋顶坚硬的岩石岩性比例系数(%),斜长(m),开采深度(米),分别和推进速度(米/ d)。的相关参数数据整理的N1102工作面Yuwu煤炭行业提出了表7。在工作面覆岩破坏高度可以通过替换参数为公式(60.83米12)

比较上述三种方法,该方法之间的误差和测量上覆岩层破坏高度(表8),它可以从表7上覆岩层破坏高度的误差和测量值的N1102工作面计算该方法仅为3.78%,在工程误差容许范围内。这是10.8%低于“三下”过程的误差,主要是由于经验公式中的系数选择的“三下”过程是基于整个华北地区的统计数据,但陆国安矿区只是其中一种针对性较弱;计算误差低于10.01%和37.13%的关键层理论法和多因素拟合公式法,因为关键层理论和多因素公式方法是基于坚硬的岩石断裂分析,较少考虑软岩层进行抑制矿业裂缝的发展。另一方面,覆岩下的膨胀空间的高度也扮演着重要角色的高度发展的矿业裂缝,这直接导致了计算结果高于实际的测量,有一个很大的错误。方法提出了充分考虑的全面影响煤炭开采高度、工作面长度、关键层位置、膨胀空间下岩体岩石岩性、断裂模式,它避免了不准确的计算上覆岩层破坏高度由于塑料软岩层的失败和压力,后关闭,岩层下收缩膨胀空间。

4.2。抗拉强度的选择原则

由于在不同矿区含煤地层的沉积环境和矿物组成中构造(粒子大小和形状,颗粒间的连接,和微结构表面),密度,和每个岩石的胶结程度层导致参数之抗拉强度和抗压强度等有关每个矿区的煤层上覆地层。目前,在岩石抗拉强度的选择每个岩层的断裂力学分析,选定的岩石抗拉强度通常是指岩石物理力学参数表(42)岩石力学书中列出基于大量的国家实验数据统计,但是他们不能准确反映各岩层的物理力学参数在一个矿区。因此,当应用本文提出的方法计算开采上覆岩层破坏高度,岩石抗拉强度值由公式(7)和(11)需要检测每一层的岩石力学参数在研究区岩石地层。岩石的抗拉强度中选择部分2本文来自岩石力学参数的实验结果的每个岩层3 #煤层上覆岩层由王Yu -西安煤矿,见下表9(37]。

4.3。我们建议的方法的适用条件

因为岩石断裂分析的方法是基于分析近水平煤层开采条件(煤炭倾角< 5°),上覆地层的画面左侧是一个非常小的组件在岩层倾斜方向,但在岩层的垂直方向,它可以近似为整个上覆岩层重力。岩层主要断裂的故障;然而,开采条件的轻轻倾斜和急倾斜煤层覆岩的垂直方向上覆地层的严重性×罪α(是煤层的倾角)和表土地层上覆岩层重力的方向×因为α。因为有不同岩层之间的滑动摩擦系数,当煤层的倾角达到一定角度以及滑覆岩倾斜方向的分力往往是足够大,岩石地层滑动的失败。这时,覆岩的主要故障类型是滑动失败的失败被定义为一种复合滑动和破裂。

由于不同内摩擦角不同的岩层,non-near-level煤层开采的岩层受地层之间的滑动。岩层的破坏模式并不是由层流失败。是否可以简化为力学分析板梁模型需要进一步研究。此外,地质构造的控制,表土沉降柱,富含水分条件也应该被考虑。地质构造不仅影响煤层的厚度和倾角也控制的压力环境,厚度、覆岩的倾向,和强度。陷落柱直接影响岩石强度和岩层采动裂隙,向上连接也是容易误导其探测和识别。岩石经历了扩张和软化的强含水层,降低其机械强度。由于上述因素,岩层的应力不均匀和轴承特征将被改变。残余膨胀煤层开采后覆岩的特点应该是更复杂的。一个大错误可能发生在计算。

5。结论

基于不同岩性岩石的机械分析骨折在表土和破坏后的残余膨胀特性的影响因素,介绍了软岩的断裂力学和破碎岩体的空间约束构建软、硬岩石断裂模型。抗拉强度等参数的选择原则和残余膨胀系数建立了岩石在这种方法中,有效地消除限制的断裂力学分析方法没有考虑软岩的层和固定计算结果的偏差引起的上覆岩层破坏高度不变的岩石残余膨胀系数。通过Yuwu煤矿的应用,得出了以下的结论:(1)软、硬岩的定量标准的计算上覆岩层破坏高度,和软、硬岩层的断裂模型构造。它提出了断裂力学条件的计算公式和残余膨胀系数: 。它建立一个程序判断软、硬岩石的损伤高度交互在表土结构和计算出的上覆岩层破坏高度N1102 Yuwu煤矿机械化放顶煤的脸是51.44 m;由现场钻孔电视检查方法,结果为53.46 m,偏差仅2.02米,和精度约为96.22%,比传统的三种理论方法的计算精度。根据上覆岩层条件下的软、硬岩交互结构,提出的方法在本研究中充分考虑软岩层断裂模式的影响及其对上覆岩层断裂的残余膨胀特点开发和改进的上覆岩层破坏高度的计算精度(2)基于钻孔电视成像分析,得出的结论是,没有明显的骨折在软岩的断裂间隔层和低角度裂缝占主导地位;坚硬的岩石的断裂裂缝层有明显的骨折和丰富的倾角骨折、及其裂缝宽度>软岩破裂裂缝宽度。这表明,软岩和硬岩的断裂模式主要是拉伸断裂和拉伸剪切破坏,间接验证了正确性的软、硬岩层的断裂力学模型本文构造;软岩层破坏后很容易压实,和相对较高的要求也表明,软岩膨胀空间对上覆岩层破坏高度的抑制作用(3)指出岩石抗拉强度和抗压强度的选择原则在这个方法是基于上覆地层的岩石力学试验研究领域,鉴于该方法适用于计算近水平煤层开采上覆岩层破坏高度

该方法的适用性条件下轻轻倾斜和急倾斜煤层开采的需要进一步研究。后续机制的影响,煤层倾角对表土失败可以系统地研究。力分布、破坏模式和破坏结构不同倾角的上覆地层应研究。综合考虑地质构造的影响,减弱列,表土和富含水分条件,深入系统研究其力学性能有利于扩大了该方法的适用范围。的优化设计具有重要的指导意义瓦斯抽放钻孔的上覆岩层断裂带不同的煤层赋存条件和突水风险的评价方法在煤层开采。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究在经济上支持中国国家重点研发项目批准号下2017 yfc0804206 - 002和国家科技重大项目中国科技部“13日五年计划”期间批准号2016 zx05067005 - 005。作者感激地感谢教授邵武粉丝,Zhengchao Chen和永顺汉援助最终语言编辑和整个逻辑结构。