刘河煤矿13采区二2煤顶板覆岩破坏高度的研究
煤矿采煤工作面采空区的上覆岩层移动和破坏过程的观测探讨
关键词 ： 采煤工作面 ； 采 空区； 上覆岩层移动 ； 破坏 ； 观测 ；
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１ ７ ２ ・
科技ห้องสมุดไป่ตู้论坛
煤矿采煤 工作 面采空 区的上覆岩层移 动和 破坏过程 的观测探讨
刘祝福 （ 七 台河市不动产登记 中心 ， 黑龙江 七 台河 １ ５ ４ ６ ０ ０ ）
摘 要： 为了解采空区上覆岩层移动的基本规律 ， 掌握其运动的时间、 强度及对工作面矿压显现的影响程度 ， 则需直接对上覆各部分
采空区上方一定范围内的岩层移动和垮落对采煤工作面矿压 观测钻孔 的布 置与钻孔 电视观测法相 同。必要 时 ， 也可沿工作 显现影响显著 。 这个范围内的岩层也称为对工作 面矿压显现有明显 面布置方向设 置 ３ 个钻孔 ， 分别 在工作面长度 的 Ｉ ／ ３ 、 １ ／ ２ 、 ２ ／ ３ 处； 沿 影响的岩层。为了解采空区上覆岩层移动的基本规律， 掌握其运动 走 向布置 ２—３ 个钻孔 。钻孔时 ，要仔细地判别岩层岩性和鉴定分 的时间 、 强 度及 对工作面矿压显现 的影响程度 ， 则 需直接对 上覆 各 层。 安装观测基点前要提供详细 的地质柱状 图。 钻孔时不要使用钢 部分岩层 的移动过程和破坏过程进行观测。 我国采用 的观测方法较 粒钻进法， 以 保证钻孔孔壁完整、 规则。钻孔要穿过将开采的煤层， 多， 其 中有钻孔 电视法 、 深 部基点法 、 掘观测巷法 、 地面钻孔 冲洗液 孔底位于底板 内 ０ ． ５ ｍ一 １ ． ０ ｍ处 ， 对于冲积层和风化带耍用套管保 三带 ” 的发展过程 ， 观测段应包 括煤层上 法及 电测法等 。本文介绍两种较 实用 且观测效果较好 的方法 ， 即钻 护孔壁。为观测上覆岩层“ 孔电视法 和深部基点法。 方５ ０ Ｉ １ １ ～１ ０ ０ ｍ的岩层 （ 采 高大 时还可更商些 ） 。一个孔 内最多可按 １钻孔电视观 测法 装１ ０个测点 ，目前最大安装 深度是 ５ ０ ０ ｍ ｏ测点位置和 间距 的确 钻孔 电视观测法是 ： 在计划开采 的工作面上方 ， 从地 面预先打 定 ， 除考虑岩性外 ， 还应遵循如下原则 ： 在一个较 薄的 自然 分层 内只 好几个至煤层 的钻孔 ， 在 工作面开采过程 中， 将专用摄像 机放入钻 设一个测 点 ； 在岩 陛变化大的两个相邻分层 内分别设点 ； 不在 分层 孔内 ， 通过地面监视器 的荧光屏直接观测钻孔处上覆岩层 的裂 隙发 界面处设点 ； 测点要设在岩石较坚硬 ， 不易风化脱落 ， 孔壁未破坏的 展和冒落情况 。 部位 ； 最下边 的测点在开采煤层上方 ５ ｍ～ ７ ｍ处。 某深部基点观测 １ ． １ 观测钻孔的布置 系统 图 ， 深部基点是用长 ２ ０ ０ ｍｍ一 ５ ０ ０ ｍｍ、 直径 ≠９ ０ ｍ ｍ的压缩 沿工作面走向从距 开切眼 １ ０ ０ ｍ左 右每隔 １ ０ ０ ｍ自 地表垂直 木制成 。 其两端安有特制 的螺 帽， 有一个 中心孔 ， 以便穿过系结下面 向下打钻孔 ， 直至开采煤层 的底板 。根据观测 的要求 ， 一般可打 ２～ 各测点 的钢丝。压缩木下放 时将 钢丝 固定在上端螺 帽上 ， 由上而下 ４ 个钻孔 。钻孑 Ｌ 直 径 ≠９ ５ ｍ ｍ 一 ＋ １ ３ ５ ｍ ｍ 。钻孔应 保证较高 的铅垂 逐点下放至预定的位置。 经６ ｈ一１ ２ ｈ 压缩和受潮膨胀后 ， 再将各点 度， 并使孔壁光滑。钻完孔后应用清水将钻孔冲洗一遍 ， 排除岩粉。 的钢丝 分别安于孔 口的各 滑轮 上 ， 并 系上悬挂 平衡锤 ， 用雎平 衡细 为防止冲积层和基 岩风化带孔壁塌落 ， 要用套管分段保护孔壁 。 钢丝 的重量并赋予钢丝一定 的拉 力使 之伸 直。如果孑 Ｌ 内无水 ， 可在 １ ． ２观测仪器扣设备 测 点下放后 向孔 内洒水 ， 使压缩木膨胀并 与孔壁撑 紧 ， 以保持 与此 主要的观测仪器是 ｚ ｓ 一 ２型钻孔 电视。 它主要包括摄像机探头 、 处 岩层 同步移动 。如孔 内水 位浅 ， 测点送不到预定深度就 因群胀而 控制器 、 监视器 、 电缆盘 四部分 。与之配套 的设备还有绞车 、 小型汽 被 卡住 ， 需对压缩木进行延迟和控制其膨胀 的专 门处理 ， 如浸油 、 涂 油发电机 、 孔 口滑轮 、 深 度指示器等。 所有观测仪器设备可全部装在 润滑脂 、 石 腊密封等 。
021-采空区上覆岩层破坏高度的预测
张进军等： 采空区上覆岩层破坏高度的预测
2012 年第 3 期
据采空区高度最大值的经验公式，可知其垮落带最
大高度为 Hc = （ 3 ～ 4） M = 35. 7 ～ 47. 6m，垮落带 一元二次预测模型如式 （ 6） ，（ 7） ，裂缝带一元二
次预测模型如式 （ 8） 。
f（ x1 ） = ax21 + bx1 + c
（ 3） 距灌浆巷水平 45m，即距离回风巷 15m
处的采空区裂缝带高度距煤层顶板 35. 3m。
（ 4） 距灌浆巷水平 49m，即距离回风巷 19m
处的采空区裂缝带高度距煤层顶板 45. 0m。
3 预测模型的建立
由以上数据结合采空区形成及垮落带高度分布 理论，可建立二次预测模型对其垮落带、裂缝带高 度进行预测，又由于大佛寺井田内煤层倾角较小， 一般为 3 ～ 5°，故可采用一元二次预测模型，即 f（ x） = ax2 + bx + c 预测采空区上覆岩层竖向发展的 大致 情 况。 又 由 于 40106 回 采 工 作 面 的 煤 厚 为 13. 9m，其中预留底煤 2m，采高 M 为 11. 9m，根
张进军1 ，陆新晓2 ，昝军才1 ，刘宁川1 ，景志义1
（ 1. 彬长矿区开发建设有限公司 大佛寺煤矿，陕西 彬县 713500； 2. 中国矿业大学 安全工程学院，江苏 徐州 221166）
［摘 要］ 煤矿开采后采空区上覆岩层由上而下依次形成垮落带、裂缝带和弯曲下沉带。采用 井下钻孔的方法对大佛寺煤矿采空区上覆岩层现场观测，得出了垮落带和裂缝带的发育高度，并理论 推算出了其发展规律的二次预测模型。预测结果表明： 从距回风巷 10m 的位置处起，垮落带开始发 育，其最大高度距煤层顶板约为 0 ～ 1. 3m，裂缝带最大高度距离煤层顶板 27. 6m，该模型的获取为大 佛寺 40106 工作面煤的自燃防治及高抽巷瓦斯抽放提供了重要的理论依据。
刘河煤矿采动影响下覆岩破坏高度的相似模拟
刘 河煤 矿为 河南神 火集 团有 限责任 公 司的所 属 矿井 ， 主采 煤层二 煤， 平 均厚度 ２ ． ７ ｍ， 煤 层倾 角 ８ 。
Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ５ ２ ５
ｕ
—
现
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代
矿 业
总 第５ ２ ５ 期
２ ０ １ ３ 年 １月第 １期 ０１ ຫໍສະໝຸດ ａ ｒ ｙ２．—
ＭＯ Ｒ Ｄ Ｅ Ｎ ＭＩ Ｎ Ｉ Ｎ Ｇ
刘 河煤 矿采 动影 响下覆 岩 破坏 高 度 的相似 模拟
夏 宇 李 新 文
过程 。通过 对 不 同剖 面 的相似模 拟发 现 ， 在１ ３ ０ ２ １工作 面一 次采 全 高平 均采 厚 ２ ． ７ ｍ， 上覆 岩层 垮
落 带最 大 高度 为 １ ６ ． １ ｍ， 模 拟 结果对 于 防砂 煤 柱的 留设具 有一 定 的参考价 值 。
关键 词 采动 影响 上覆 岩层 放砂 煤柱 相 似模 拟 跨 落带
Ｓ ｉ ｍｉ ｌ ａ ｒ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｍｏ ｄｅ ｌ Ｔｅ ｓ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈｅ Ｆａ ｉ ｌ ｕｒ ｅ Ｈｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｏｆ Ｏｖ ｅ ｒ ｂｕ ｒ ｄ ｅ ｎ Ｒｏ ｃ ｋ ｕ ｎｄｅ ｒ ｔ ｈｅ Ｍｉ ｎ ｉ ｎｇ Ｉ ｎ ｌｕｅ ｆ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ Ｌｉ ｕ ｈｅ Ｃｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎ ｅ
ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｏ ｆ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ａ ｎ ｄ — ｐ ｒ ｏ ｏ ｆ ｐ ｉ ｌ ｌ ａ ｒ ．
Ｋｅ ｙｗｏ ｒ ｄ ｓ Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ，Ｏｖ ｅ ｒ ｂｕ ｒ ｄ ｅ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ａ，Ｓ ａ ｎ ｄ— ｐｒ ｏ ｏ ｆ ｐ ｉ ｌ ｌ ａ ｒ ，Ｍｏ ｄｅ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ，Ｃａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｚ ｏ ｎ ｅ
综采重复开采的覆岩破坏规律
综采重复开采的覆岩破坏规律
综采重复开采的覆岩破坏规律主要包括以下几个方面：
1. 层理破坏规律：覆岩由于地质构造和沉积环境等原因，会形成一定的层理结构，其物理力学性质存在一定差异。
在综采过程中，当矿石层受到采动影响时，沿层理面可能发生滑移破坏，导致矿石层片断化。
层理破坏一般以脆性断裂为主，破坏面呈平行或近平行状。
2. 石灰岩溶蚀破坏规律：在综采作业中，当覆岩中存在石灰岩等易溶解的岩石时，地下水可能会对其产生溶蚀作用，导致覆岩破坏。
石灰岩溶蚀破坏一般以溶孔、溶洞和溶缝等形式出现，破坏面呈不规则形状。
3. 煤与岩层相互作用破坏规律：综采作业中，矿石层与覆岩之间存在相互作用关系，煤与岩层的相互作用可能导致覆岩破碎和沉陷等现象。
比如煤层底部和覆岩之间的冲击、压力、剪切等作用可能导致覆岩的破坏和变形。
4. 动力破碎效应：综采作业中，机械设备的振动和敲击作用会引起覆岩的破碎和破坏。
特别是对于破碎易的覆岩岩石，其破碎面呈散乱分布，可根据破碎程度来判断覆岩的破坏情况。
综采重复开采的覆岩破坏规律受多种因素的影响，如地质条件、开采方法、煤层厚度和岩石性质等，因此具体规律可能因地而异。
在实际综采工程中，应根据具体情况采取相应的工程措施，以减少覆岩破坏对开采的影响。
覆岩破坏规律的综合研究技术体系
覆岩破坏规律的综合研究技术体系3煤炭科学研究总院北京开采研究所 康永华兖州矿务局兴隆庄煤矿 孔凡铭阜新矿务局 孙 凯 摘 要 通过对水体下采煤条件下覆岩破坏规律综合研究技术体系的基本原理、研究内容与方法、测试技术与手段以及实施步骤等进行阐述,为正确地研究掌握及预计覆岩破坏规律提供了保证。
关键词 覆岩破坏 技术体系 系统工程 水体下采煤是在地表或煤层上覆岩层中存在水体情况下如何实现安全采煤的技术,其关键因素之一就是要正确掌握和预计覆岩破坏规律及特征。
而正确应用覆岩破坏规律的综合研究技术体系则是实现这一目的的最佳选择。
1 基本原理 覆岩破坏规律研究涉及到采矿、地质、岩石力学等多个学科领域,是一项包含多项研究技术和内容的工作。
将那些具有各自的研究目的的诸项研究技术,如覆岩移动、采场矿压显现、地表移动等相关规律的研究以及先进的探测技术等,统一于覆岩破坏规律研究这一目的,就形成了一套综合研究技术体系。
系统工程原理是建立这一技术体系的基本理论。
系统工程是为了更好地达到系统目标,而对系统的构成要素,组织结构,信息流动和控制机构等进行分析与设计的技术,它是一种组织并管理系统的规划、研究、设计、制造、试验及使用的科学方法,是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方3国家自然科学基金资助(编号:59634030)。
法。
系统工程与其它工程学的不同之点即在于它是跨越许多学科的学科,而且是填补这些学科边界空白的一种边缘学科。
从根本意义上讲,系统工程是一种思想方法,而不是一种可以不偏不倚地照此办理就能得到预期结果的技术。
它着重于研究被开发系统(又称为目的系统)和环境之间的关系。
它最基本的作用和意义就在于运用系统的观点,从整体上有效合理地开发工程的价值。
2 研究内容、方法及测试技术手段 为了达到正确掌握及预计覆岩破坏规律的目的,在覆岩破坏规律综合研究技术体系中,所采用的研究内容、方法及测试技术手段很多,大体上可分为现场测试、室内分析及理论研究等几个方面。
新集二矿13-1煤层开采覆岩破坏规律的探测
四 、 析 分
新集二矿 １— 煤层开采 １ ３
摘 要 ： 用地 震 波 波 速 检 层 、 震 波 Ｃ 利 地 Ｔ成 像 和 电 法 Ｃ Ｔ成 像 煤 层 覆 岩 破 坏 综 合 观 测 技 术 探
测 １ —１煤 层 １ ０ 工 作 面 开 采 覆 岩 破 坏 情 ３ ３７ 况 。 得 了 较 多 的 实 测 数 据 值 ． 定 了 １ —１ 获 确 ３ 煤 层 采 动 对 顸 板 产 生 的 变 形 及 破 坏 状 况 取 得 了 煤 层 开 采 覆 岩 破 坏 关 键 性 技 术 参
关键 词 ： 岩 破 坏 综 合 探 测 成 果 覆
压 力 传 递 到 丁 作 面 深 部 ， 这 样 不 但 减 少 了 对 帮 部 的 作
用 ， 且 也 减 少 了 底 鼓 量 。 １２ ８Ｔ 作 面 下 顺 槽 沿 空 段 而 而 ２ ２ 上 部 直 接 顶 只 有 ３７ 厚 的 砂 质 泥 岩 ， 老 顶 为 １ ３ ．４ ｍ ． ｍ ７ 厚 的 中 细 砂 岩 ， 顶 板 钢 性 梁 结 构 较 １ ２ ８丁 作 面 的 顶 板 ２ １ 承载能力差 。
４ 保 护 煤 柱 宽 度 ．
下 顺 槽 积 水 排 放 ，减 少 水 对 底 板 的 浸 泡
（ 岩胶 结 强 度 泥
低 ） 防 止 底 板 由 于 受 水 浸 泡 时 间 过 长 而 加 速 底 鼓 的 发 ， 生 和 发 展 。 底 鼓 量 的 加 大 必 然 要 进 行 卧 底 ， 卧 底 会 使 底 板 处 于 失 控 状 态 ，应 力 状 态 由 周 边 向 纵 深 发 展 ， 使 应 变 软 化 趋 势 加 剧 ． 引 起 新 的 应 力 分 布 ， 导 致 更 大 范 围 的 破 坏 ．致 使 两 帮 收 敛 量 相 对 加 大 。
刘河煤矿13采区二2煤顶板覆岩破坏高度的研究
刘河煤矿13采区二2煤顶板覆岩破坏高度的研究作者：张红乾郭伟玮李成生来源：《科学与技术》2015年第02期摘要：为指导13021回采上限工作面的安全回采，需要在同采区相邻工作面13031工作面开采过程中，采用覆岩破坏探测手段实测覆岩破坏规律。
选用拉压应力传感器进行覆岩破坏高度的测试工作。
设置了T1、T2、T3三个观测孔。
13031工作面在采高3.3m 情况下垮落带高度最大不超过15.9m 。
关键词：13031覆岩破坏高度；测试工作河南神火集团有限公司刘河煤矿，行政区隶属河南省商丘市永城市刘河乡。
刘河井田面积6.5km2，矿井地质储量2268万t ，可采储量1121万t 。
主采煤层二2煤，平均厚度2.67m ，设计生产能力为30万t/a，（现扩建到年产45万t/a），服务年限为26.7a（扩建后15年），矿井于2004年8月开工建设，2006年12月建成投产。
刘河井田位于黄淮冲积平原中部，井田为新生界所掩盖，地表地势平坦，海拔32～36m。
13采区位于刘河煤矿西部，二2煤层露头带从北向南延伸，煤层覆岩厚度薄，形成新近系含水层下压煤；为安全回收煤层露头处部分煤炭资源，获得二2煤顶板覆岩破坏高度准确数据，提出在13031工作面研究获得相关数据，以便指导13021工作面二2煤提高开采上限的研究。
在刘河煤矿13031工作面覆岩破坏测试工作中，首先采用了传统的分段压水试验发测试覆岩破坏高度。
1 测试孔位置的确定在13031工作面开采过程中，采用覆岩破坏探测手段实测覆岩破坏规律。
探测钻场的位置选择在13031风巷距切眼165m左右位置，在钻场内施工3个仰斜孔，角度分别为30°、40°、50°对应孔深为74m、88m、111m。
钻孔方位与13031风巷夹角为10°偏向工作面。
探测钻场位置如图1所示。
2 覆岩破坏探测点的布置选用拉压应力传感器进行覆岩破坏高度的测试工作。
根据不同布设位置拉压应力传感器测试数据的变化情况进行分析开采过程中覆岩破坏高度的发育情况在T3孔布设5个测试传感器，T2孔布设9个，T1孔布设7个，传感器间距按照测试精度±2m布置，最小垂直距离为2m，每个传感器为一个观测节点，所有节点组成一个高密度观测网，各相邻节点测试结果可以相互验证和分析覆岩变形破坏的时间进程。
某煤矿1303综放工作面开采覆岩破坏论证研究
１ ． ２ ． ３ 寒武 系石 灰岩 含水 层 主要 为灰 岩和 白云质 灰岩 ， 局部 夹泥 岩 、 砂质 泥岩 和粉砂 岩 。 该 层岩溶 裂 隙 比较 发育 ， 溶洞 成 串 珠状 ， 其最 大垂 向高度 为５ ． ０ ｍ。 全井田 ３ ４个 钻孔 揭露 ， 漏 水 点 一般 分 布 在 一 ２ ０ ０ １ １ ３ 水平 以下 ， 富 水 性 中等 ，但不 均 一 ，一 般 该层 的上 段 大 于下 段 ， 单 位 涌水 量 ０ ． ０ ０ ０ ５ ７ ～ １ ． ２ ５ ２ Ｌ ／ ｓ ・ ｍ，渗 透 系 数
能 源 技 术 与 管 理
２ ４
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ９ ９ ４ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ０ ０ ９
２ ０ １ ３年第 ３ ８卷第 ５ 期
Ｖ０ Ｉ ＿ ３ ８ Ｎｏ ． ５
Ｅｎｅ ｒ ｇ ｙ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎｄ Ｍａ ｎａ ｇ ｅ ｍｅ ｎｔ
０． ０ ０ ０ ３ ６ ６～１ ４． ８９１ ｍ／ ｄ。
１ 南 中央 采 区 地 质 及 水 文 条 件概 述
１ ． １ 地质 条件
０ ． ３ ～ ０ ． ３ ８ Ｌ ／ ｓ ｏ ｅ， ｒ 渗透 系数 ２ ． ４ １ ６ ｍ ／ ｄ ， 中、 下部含 水 层之 间 的粘 土 隔水层分 布不 稳定 ，局 部变 薄或 尖灭 ， 故 二者 水力 联系好 口 ］ 。
１ ． ２ ． ２ 下元古 界 片麻岩 含水层 主要有 片麻 岩 、 角 闪斜 长片麻 岩 、 混 合岩 及 花 岗片麻 岩组 成 ， 与 煤 系地 层 呈断层 接触 ， 裂 隙不 发
利用支柱载荷推算覆岩破坏的高度
,
除
令 陇 封溉
图
1 覆岩 断 裂 破 坏 与 支 柱受 载 状 况 示 意 图
;
,
还 利用 矿 压 为 缩小 冲 积
,
层 防 水 煤柱 提供 了 参考依 据
下沉
。
。
矿 压 观 测 的 主 要 内容 是支 柱 载 荷 和 顶 板
落 的 岩层 高 度 ( 垮 落 带 高度 ) 工作 面 推 进
用 下 式表 示
X
x
: ,
吨
t X 下
x
( 1 )
( 2 )
回采 工 作 面 上 覆岩 层 随 工
、
=
=
H垮
X
作 面 向前 推进 而 逐 渐 变 形 视其 破坏 特征
“
,
移动 和 垮 落
“ห้องสมุดไป่ตู้
并
、
:
H 裂下
L
t X 下
,
( 3 )
分为
”
“
“
不规 则 垮 落 带 ”
”
。
规 则 垮 落带
“
”
(这 两 带 之 和 统 称
式中
l
· ·
2 75
压 的 回 采 工 作 面支 柱载 荷 应 为
}
,`
·
1
8 0
0
2
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.
4 28 28 28
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式中
P②
二
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Z
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周 期来 压
1 …
{
{
,了 “ 0
煤矿采空区对上覆永久基本农田损毁程度研究
西南科技大学硕士学位论文摘要永久基本农田即对优质耕地实行永久性保护，相关条例规定永久基本农田不能被任何单位和个人损毁。
对永久基本农田实行全方位的保护是实现我国农产品稳定增长，解决我国人地矛盾和粮食安全的有效途径之一。
本文秉承着不能损毁永久基本农田的原则，通过永久基本农田损毁程度评价来确定自然工况下地下开采对永久基本农田的损毁程度和范围，并探究经济合理的治理措施，达到地下开采不破坏永久基本农田的目的。
这对地下矿山的生产经营具有一定的指导意义和价值。
本文以四川省某地下矿山为例，建立了相应的简化数值模型，用FLAC3D软件对该矿山地下开采造成的地表移动变形进行了模拟。
模拟结果表明：开采完C11煤层，其采空区上方会出现拉伸塑性破坏区，产生拉张裂隙，裂隙带会通达地表，破坏地表永久基本农田，同时造成地表产生较大的移动变形；继续开采C13煤层，基本上不会对C11煤层采空区上方的塑性区产生附加影响，但会加大地表移动变形。
并通过永久基本农田损毁程度评价确定了矿山的开采对地表永久基本农田的损毁程度和范围，评价结果表明：开采C11、C13煤层相较于仅开采C11煤层的永久基本农田损毁范围和面积增加了13.35%，可知重复采动会加重永久基本农田的损毁。
在探索防止永久基本农田损毁的治理措施方面，得到留置煤柱是较为合理的方案，并通过数值模拟实验找到了合理的煤柱大小，其结果表明：当进行第一组实验，即仅开采C11煤层时，至少需要留置宽度为4m的天然煤柱才能避免地下开采对永久基本农田的造成影响；当进行第二组实验，即在第一组实验的基础上继续开采C13煤层时，若不在C13煤层留置煤柱，那么第二组实验的所有方案都会对地表永久基本农田造成影响；当进行第三组实验，即在C11、C13煤层采空区中都留置煤柱时，需要在所有采空区留置宽度超过8m的天然煤柱才能防止地下开采对永久基本农田的损毁。
考虑到矿山经济效益最大化的因素，应在所有采空区留置煤柱的宽度应为8m。
煤层覆岩开采变形破坏规律及防砂煤
科学研究创煤层覆岩开采变形破坏规律及防砂煤柱留设综合分析李文慧（河北工程大学河北邯郸056038）摘要：为解放某煤矿浅层压煤，科学留装煤层安全防护煤桩，通过理论计量与相似材料仿真测试，对厚疏松层超薄基岩浅层采动造成覆岩破坏规律和特点展开研究。
结果显示，覆岩活动和裂缝发育一般受到基本顶核心层把控，开采裂缝表现为“马鞍形”布局，垮落带高程维持在9m左右，防砂煤柱高程要大于13.6m。
现场经过窥视孔测试获得基本顶处在8~13m煤段，冒落带高程大概是6~8m，防砂煤柱高程要大于14m。
结合研究与测试内容，最后把40~60m的安全煤柱换成15m的防砂煤柱，能解放约9.5Mt数量的压煤量，增加矿井服务时间8~10a。
关键词：煤层覆岩破坏规律防砂煤柱仿真模拟中图分类号：TD325文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)07(a)-0013-03某煤矿覆岩勘探与设计采矿时，为保证安全，在全部留下了40~60m防砂煤柱后，出现了14Mt呆滞煤矿，长时间没有得到及时开发使用，极大限制着矿井开采。
伴随矿井进到后续开采，处理煤层开采遇到的溃砂现象，科学留装防砂煤柱，是矿井遇到的首要技术挑战。
本文结合该煤矿基岩风化带性质，在研究64采区地质环境的前提下，采取经验公式计量、相似仿真与现场实测相统一的办法，探究了煤层开采形成覆岩层破坏规律和特点，顺利留装了防砂煤柱，为相似环境下煤矿防砂煤柱留装提供借鉴依据。
1采矿地质环境某煤层64采区覆岩厚度是18~50.8m，新生界疏松覆岩层平均厚度是140m，开采已接近浅层基岩风化带，64采区浅层包含6415作业面，该面为提升上限试采作业面，与基岩风化带间隔最短的地方是25m。
主采6#煤层倾角为5°~15°，均厚是2.86m，赋存整体比较稳固。
2破坏规律开采区煤层覆岩强风化深度是7.57~18.4m，其中，泥岩与粉砂性泥岩、泥质粉砂岩大概占80%，细砂和中砂岩只占10%~20%，且表现为薄层状夹于泥质岩石当中。
基于FLAC3D的煤层开采覆岩破坏特征研究
基于FLAC3D的煤层开采覆岩破坏特征研究作者：刘延利刘启蒙张周鑫来源：《科技视界》2014年第06期【摘要】本文分析了祁东煤矿7131工作面工程地质特征，建立工作面的三维地质模型；根据工作面实测岩体力学参数及实际边界条件，利用FLAC3D软件对煤层开采引起的上覆岩体运移变形破坏特征进行了数值模拟；通过分析由此引起的塑性破坏、应力场变化、位移场量级变化，讨论了工作面上覆岩体的“两带”发育范围、破坏形式及变形特征。
【关键词】覆岩破坏；“两带”发育；FLAC3D；数值模拟0 引言煤矿生产中煤层开采引起的上覆岩体变形破坏问题一直是与瓦斯、水害并列为三大主要问题，在我国各生产科研单位都对其进行专题研究并取得了很大的进展[1]，目前确定“两带”形态特征的方法主要有经验公式、物理模拟、现场测试以及数值模拟方法[2]，常规方法局限颇多；近些年发展起来的数值模拟技术被很好的应用到这一领域中[3]。
本文运用有限差分软件FLAC3D模拟7131工作面煤层开采中上覆岩体变形破坏特征，实测数据表明此法在该例“两带”预测中效果良好。
1 工程概况祁东煤矿一水平三采区7131工作面作为模拟对象，地面标高为 +21m，工作面标高-393.8m～-471.7m；走向长1630m，倾斜长160m；煤层结构较简单平均厚3.0m，产状变化不大；倾角平均为12.5°。
矿井范围内为一单斜构造，采用顶板全部垮落法机械化综采。
煤层顶板为复合型顶板，直接顶板为深灰色泥岩或细砂岩，厚度不稳定。
老顶为为浅灰色砂岩平均厚16m。
其上泥岩类岩层平均厚约20m。
粉砂岩平均厚12m。
煤层底板为细粉砂岩。
顶底板局部裂隙发育，富水性弱。
2 FLAC3D数值模拟本次模拟通过有限差分计算模型建立与运行，命令流导出相关特性值图像，直观反映71煤层开采过程中上覆岩体移动、变形、破坏等特征。
2.1 模型的建立地质模型的建立遵循综合全面因素、简化又反映实际，尺寸适合的原则。
刘河煤矿13采区二2煤顶板覆岩破坏高度的研究
刘河煤矿13采区二2煤顶板覆岩破坏高度的研究摘要：为指导13021回采上限工作面的安全回采，需要在同采区相邻工作面13031工作面开采过程中，采用覆岩破坏探测手段实测覆岩破坏规律。
选用拉压应力传感器进行覆岩破坏高度的测试工作。
设置了T1、T2、T3三个观测孔。
13031工作面在采高3.3m情况下垮落带高度最大不超过15.9m。
关键词：13031覆岩破坏高度；测试工作河南神火集团有限公司刘河煤矿，行政区隶属河南省商丘市永城市刘河乡。
刘河井田面积6.5km2，矿井地质储量2268万t，可采储量1121万t。
主采煤层二2煤，平均厚度2.67m，设计生产能力为30万t/a，（现扩建到年产45万t/a），服务年限为26.7a（扩建后15年），矿井于2004年8月开工建设，2006年12月建成投产。
刘河井田位于黄淮冲积平原中部，井田为新生界所掩盖，地表地势平坦，海拔32～36m。
13采区位于刘河煤矿西部，二2煤层露头带从北向南延伸，煤层覆岩厚度薄，形成新近系含水层下压煤；为安全回收煤层露头处部分煤炭资源，获得二2煤顶板覆岩破坏高度准确数据，提出在13031工作面研究获得相关数据，以便指导13021工作面二2煤提高开采上限的研究。
在刘河煤矿13031工作面覆岩破坏测试工作中，首先采用了传统的分段压水试验发测试覆岩破坏高度。
1 测试孔位置的确定在13031工作面开采过程中，采用覆岩破坏探测手段实测覆岩破坏规律。
探测钻场的位置选择在13031风巷距切眼165m左右位置，在钻场内施工3个仰斜孔，角度分别为30°、40°、50°对应孔深为74m、88m、111m。
钻孔方位与13031风巷夹角为10°偏向工作面。
探测钻场位置如图1所示。
2 覆岩破坏探测点的布置选用拉压应力传感器进行覆岩破坏高度的测试工作。
根据不同布设位置拉压应力传感器测试数据的变化情况进行分析开采过程中覆岩破坏高度的发育情况在T3孔布设5个测试传感器，T2孔布设9个，T1孔布设7个，传感器间距按照测试精度±2m布置，最小垂直距离为2m，每个传感器为一个观测节点，所有节点组成一个高密度观测网，各相邻节点测试结果可以相互验证和分析覆岩变形破坏的时间进程。
复杂地质条件下炮采工作面超前支承压力的研究
复杂地质条件下炮采工作面超前支承压力的研究李英强;袁瑞甫【摘要】文中以刘河矿13031炮采工作面为实验工作面,采用现场实测和数值模拟的方法研究了复杂地质条件下炮采工作面的超前支承压力影响范围以及强度,为该条件下工作面的超前支护范围和强度提供依据.研究表明:超前支承压力峰值位置为工作面前方10 m,峰值强度为20MPa,超前支承压力影响范围为工作面前方0～50 m,其中剧烈影响区域为工作面前方0～23 m.【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2014(034)001【总页数】5页(P16-19,114)【关键词】复杂地质条件;炮采;现场实测;数值模拟;超前支承压力【作者】李英强;袁瑞甫【作者单位】河南理工大学能源学院,河南焦作454000;河南理工大学能源学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TD3220 引言炮采工艺是我国目前采用较多的一种采煤工艺，其具有技术装备投资少、适应性强、操作技术容易掌握、生产技术管理比较简单等主要优点。
虽然炮采技术已经非常成熟，但是刘河矿复杂地质条件下的炮采工作面仍然存在几个问题:一是工作面地质保障技术不够成熟；二是复杂地质条件对单体液压支柱合理支护强度及工作面矿压显现之间的关系尚未明确；三是对于工作面超前支撑压力的影响范围没有准确的论断。
刘河矿13031炮采长壁工作面开采后，垮落的直接顶岩石往往不能填满采空区，而在坚硬岩层的下方出现较大的自由空间，折断后的老顶岩梁往往难以形成“砌体梁”式的平衡，在其回转运动的过程中往往对下位岩层和工作面支护系统形成冲击载荷并在工作面前方的煤体中形成较高的支承压力，并在工作面引起强烈的周期来压，引起巷道严重变形［1－2］。
虽然针对炮采工作面超前顶板管理已经提出相关的措施，但是根据现场观测情况，治理效果并不理想，因此有必要研究复杂地质条件下工作面超前支承压力的影响范围和强度，为工作面的超前支护提供依据。
文中以现场实测和数值模拟的方法对该条件下工作面超前支承压力进行了研究。
厚煤层工作面覆岩破坏高度确定研究
厚煤层工作面覆岩破坏高度确定研究崔瑞军【摘要】随着工作面的不断向前推进，工作面上方岩层垮落高度不断增加，增大工作面矿山压力的同时导通了通水裂隙，直接威胁工作面生产安全。
本文以某矿2301N 工作面为研究对象，对工作面的厚煤层分别从分层开采、网下综放、综放开采3种采煤方法的上方岩层垮落高度分析，进行比较。
研究结果表明，综放采煤工艺上覆岩层裂隙发育最大，网下综放次之，分层综采最小，可为上覆岩层含水层及三下采煤提供借鉴。
%With the working face advancing continuously,the caving height above strata of working face is in-creasing continuously,which increases mining pressure and conducts water cracks,directly threaten the face produc-tion safety.Based on the 2301N mining face as the research object,analyzes and compares the caving height above strata for thick coal seam in the working face through three methods of slicing,offline fully -mechanization and fully-mechanized caving mining.Research results show that in overlying strata,the overburden fracture develops furthest by fully mechanized coal caving minning technology,offline fully -mechanization is next,stratified fully mechanized mining is es for reference for mining under overburden aquifer and coal mining under three circum-stances.【期刊名称】《山西焦煤科技》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P29-32,50)【关键词】厚煤层;上覆岩层;裂隙高度;采煤工艺;对比【作者】崔瑞军【作者单位】汾西矿业集团有限责任公司河东煤矿，山西灵石 031302【正文语种】中文【中图分类】TD823.2·试验研究·(E-mail)****************某矿2301N综放工作面位于-810水平二采区下山以北，东为尚未准备的2302N 工作面，西为尚未开采的3301综放工作面，南为二采辅二下山保护煤柱，北为于庄北断层煤柱。
刘河煤矿采动影响下覆岩破坏高度的相似模拟
刘河煤矿采动影响下覆岩破坏高度的相似模拟夏宇;李新文【摘要】为了确定刘河煤矿13021工作面开采对覆岩破坏高度的影响和防砂煤柱的留设,采用实验室相似材料模拟试验,分析了13021工作面推进过程中,其上覆岩层的破坏高度的动态演化过程.通过对不同剖面的相似模拟发现,在13021工作面一次采全高平均采厚2.7m,上覆岩层垮落带最大高度为16.1m,模拟结果对于防砂煤柱的留设具有一定的参考价值.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】3页(P24-26)【关键词】采动影响;上覆岩层;放砂煤柱;相似模拟;跨落带【作者】夏宇;李新文【作者单位】河南理工大学能源科学与工程学院;禹州神火隆瑞矿业有限公司;河南理工大学能源科学与工程学院【正文语种】中文刘河煤矿为河南神火集团有限责任公司的所属矿井，主采煤层二2煤，平均厚度2.7 m，煤层倾角8°～21°。
拟在13021工作面一次采全高，在回采初期采用倾斜长壁回采，全部垮落法管理顶板，随后进行调斜，最后采用走向长壁后退式采煤法。
通过铰接顶梁配合单体支柱支护，人工回柱控制顶板变形。
1 13021工作面地质条件分析刘河煤矿13021工作面紧邻二2煤露头区，煤层顶部覆岩较薄，为30～70 m，煤层底板在－220～－260 m，基岩与新近系呈不整合接触，基岩面标高在－188～－206 m。
由于13021工作面内断层分布较多，底板新近系和煤层覆岩均为弱富水性含水层，开采造成的煤层上覆岩层破坏是确定留设断层煤柱范围、安全合理开采上限的主要依据。
考虑推进13021工作面上覆岩厚度变化、隔水结构分布和断层等的影响，直接根据《矿井水文地质规程》经验公式计算与实际应用有较大出入[1-2]。
根据实际地质结构、煤层开采厚度和岩土物理力学性质，按照1∶200模型比例，设计2个工程地质力学模型(即剖面线A-A，B-B)，在实验室内利用相似模拟实验模拟开采过程，获得采动破坏的垮落带动态分布规律和隔水结构变形特征，为开采安全决策提供参考依据。
基于煤岩力学试验浅埋薄基岩煤层上覆岩层破坏分析
基于煤岩力学试验浅埋薄基岩煤层上覆岩层破坏分析
高立强;王红伟;田传干
【期刊名称】《内蒙古煤炭经济》
【年(卷),期】2018(000)017
【摘要】本文以某煤矿为研究对象,进行采区煤系岩石和煤岩的岩石力学实验,对2-2上煤岩和顶板岩石进行单轴拉伸、单轴压缩试验.试验结果表明,2-2上煤顶板抗拉强度平均1.564MPa,抗拉强度平均1.296MPa:夹矸抗拉强度平均
2.178MPa,2-2上煤岩相对较软.工作面回采上覆岩层呈现垮落带和裂隙带两带运动形式,地表呈现台阶型破坏.垮落由下向上呈现\"拱\"状发展,形成上方为\"梁\"下方为\"拱\"的单一关键层\"拱梁\"式结构.随着工作面的推进,拱梁结构出现周期性破断.
【总页数】2页(P109,131)
【作者】高立强;王红伟;田传干
【作者单位】河北尧安矿业有限公司丰达煤矿,河北邢台055350;河北尧安矿业有限公司丰达煤矿,河北邢台055350;河北尧安矿业有限公司丰达煤矿,河北邢台055350
【正文语种】中文
【中图分类】F406.3;TD32
【相关文献】
1.浅埋煤层条带充填隔水岩组力学模型分析 [J], 黄庆享;张文忠
2.浅埋煤层综放开采上覆岩层活动规律相似模拟试验 [J], 梁冰;贾立锋;孙维吉
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5.薄基岩浅埋煤层覆岩破坏移动演化规律研究 [J], 宣以琼
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刘河煤矿13采区二2煤顶板覆岩破坏高度的研究
摘要：为指导13021回采上限工作面的安全回采，需要在同采区相邻工作面13031工作面开采过程中，采用覆岩破坏探测手段实测覆岩破坏规律。
选用拉压应力传感器进行覆岩破坏高度的测试工作。
设置了T1、T2、T3三个观测孔。
13031工作面在采高3.3m情况下垮落带高度最大不超过15.9m。
关键词：13031覆岩破坏高度；测试工作
河南神火集团有限公司刘河煤矿，行政区隶属河南省商丘市永城市刘河乡。
刘河井田面积6.5km2，矿井地质储量2268万t，可采储量1121万t。
主采煤层二2煤，平均厚度2.67m，设计生产能力为30万t/a，（现扩建到年产45万t/a），服务年限为26.7a（扩建后15年），矿井于2004年8月开工建设，2006年12月建成投产。
刘河井田位于黄淮冲积平原中部，井田为新生界所掩盖，地表地势平坦，海拔32～36m。
13采区位于刘河煤矿西部，二2煤层露头带从北向南延伸，煤层覆岩厚度薄，形成新近系含水层下压煤；为安全回收煤层露头处部分煤炭资源，获得二2煤顶板覆岩破坏高度准确数据，提出在13031工作面研究获得相关数据，以便指导13021工作面二2煤提高开采上限的研究。
在刘河煤矿13031工作面覆岩破坏测试工作中，首先采用了传统的分段压水试验发测试覆岩破坏高度。
1 测试孔位置的确定
在13031工作面开采过程中，采用覆岩破坏探测手段实测覆岩破坏规律。
探测钻场的位置选择在13031风巷距切眼165m左右位置，在钻场内施工3个仰斜孔，角度分别为30°、40°、50°对应孔深为74m、88m、111m。
钻孔方位与13031风巷夹角为10°偏向工作面。
探测钻场位置如图1所示。
2 覆岩破坏探测点的布置
选用拉压应力传感器进行覆岩破坏高度的测试工作。
根据不同布设位置拉压应力传感器测试数据的变化情况进行分析开采过程中覆岩破坏高度的发育情况在T3孔布设5个测试传感器，T2孔布设9个，T1孔布设7个，传感器间距按照测试精度±2m布置，最小垂直距离为2m，每个传感器为一个观测节点，所有节点组成一个高密度观测网，各相邻节点测试结果可以相互验证和分析覆岩变形破坏的时间进程。
具体情况如图2所示。
各探测孔中传感器在仰孔扫孔后由推杆送入钻内指定位置。
在传感器送入至指定位置后采用水泥黄土浆封孔，将传感器固定在孔内设定的位置。
3 测试工作的安排及测试结果
安装结束后检测结果显示，21个传感器中除T1孔（30°）序号1测试点传感器受损外，其它20个传感器可正常测试。
随后的测试工作分为三个阶段：第一阶段为背景值测试，在水泥黄土浆液固结25天后对背景值进行测试，此时回采位置据测试钻场81m；第二阶段测试，在13031工作面回采过程中，刘河矿对井下巷道进行检修，导致13031工作面停采26天，在恢复回采时，对传感器进行第二次背景值测试，此时回采位置距离钻场77.5m；第三阶段为连续测试阶段，当回采线距钻场57m，开始第三阶段测试工作，由于回采线距钻场位置较近，此时煤层开采以后引起测试点位置覆岩移动变形情况逐渐明显，传感器读数变化较大。
该阶段采集数据的间隔由疏到密，最后每天1～2班下井采集数据，共连续测试采集15次，测点在开采影响下大部分遭受破坏，数据采集完毕。
各测点位置如表1-1所示。
各阶段拉压应力变化与回采线距钻场距离关系如图3-1～3-3所示。
在13031工作面井下对覆岩破坏高度进行的实际观测，具体结果分析如下：
在监测过程中T1孔测点损坏较多，T2、T3孔较为完整，且数据变化较为清晰。
由T2孔可以看出，在数据变化趋势上测点3的变化较为明显，推断覆岩垮落带高度应在该点之下，即不大于15.9m。
由T3孔各测点数据变化趋势看，T3孔测点2变化幅度不太大（变化值小于100），测点1的变化较为明显，推断覆岩垮落带发育高度应在测点1之下，即不大于18.8m。
以上13031面的数据和实采经验可以判别，13031工作面在采高3.3m情况下垮落带高度最大不超过15.9m，相邻的13021工作面在采高3.3m情况下，覆岩垮落带发育高度在15.9m～18.8m以下。
根据薄覆岩下开采经验类比，垮落带高度约为开采厚度的3.3～5.4倍。
13031工作面覆岩破坏观测经验，采厚3.3m左右覆岩垮落带高度在15.9m，垮落带采厚比为4.82。
考虑到煤层厚度变化，将开采厚度1.0m～3.0m覆岩垮落带范围预计如表2。
根据3表及规程公式计算的结果小于其他三种方法分析的结果。
根据以上计算结果和本矿区的实际开采经验，选取覆岩垮落带最大高度为最终确定值，即在13021工作面一次采全高为2.7m时上覆岩层垮落带高度为16.10 m。
5 结语
通过对13031工作面顶板覆岩破坏高度的研究，首次获得了刘河煤矿二2板顶板覆岩破坏高度的精确数据，对研究防治矿井顶板水有重有指导意义。
13031工作面实际已经安全回采完毕，据此研究成果指导13021工作面，科学留设了顶板的防砂煤柱，现已经安全回采完毕。
实现了刘河矿首个提高上限工作面安全回
采，取得了较好的安全效益和经济效益，多回收煤炭25万吨，获得利润4500万元。