大采深厚煤层底板采动破坏深度
底板破坏深度试验
底板破坏深度试验方案一工作面底板破坏深度的观测（1）测试目的底板采动破坏深度测试是“山西煤矿一 5 煤开采奥灰水突水预测及防治技术” 的一部分，目的是为了更深入地掌握工作面底板岩体采动破坏特征和规律，科学评价山西煤矿一 5 煤层底板突水危险性，为正确制定防止底板突水事故技术措施提供基本依据。
（2）测试方法及原理在奥灰承压水上带压开采时，探测煤层底板破坏深度的诸方法中，钻孔注水法是最有效的方法之一，其方法实测成果直观、可靠；设备简单、操作方便、成本低廉；在河北的邯郸、开滦等大水矿区观测了近10 个工作面，取得了大量的实测资料，为这些矿区安全带压开采做出了贡献。
底板破坏深度测试的实质是在工作面周围选择合适的观测场所，例如可在相邻工作面的顺槽或可测工作面停采线或开切眼以外的巷道中开掘钻窝，向工作面上方或下方打俯斜钻孔，在工作面回采前和回采后分别向钻孔注水，测定钻孔的渗透性，以此来了解煤层底板岩层的破坏松动情况，在工作面回采前可以研究底板岩层的原始裂隙发育规律，在工作面回采后可以研究并确定煤层底板的破坏深度。
采用钻孔单段注水，注水压力应控制在适当范围，压力太小会导致注入的水无法有效渗流，参考国内外底板破坏深度测试实践，最小注水压力0.1 MPa 左右即可保证有效渗流。
而压力太大会破坏底板原有裂隙状态。
本设计采用水柱自重加压，测试装置见图2，测试时水箱内的液面始终保持离底板2 m的高度，钻孔垂深4〜14 m,因此水柱高度6〜16 m,压力为0.06〜0.16 MPa,基本介于0.1〜P i MPa之间，符合注水压力要求。
测试时先往水箱内加水，保持测试过程中溢流口始终有水流出，然后开启测试钻孔相应管路上的阀门开始注水，观察流量计读数，待流量稳定后记录数据，关闭阀门。
(3)测试系统布置测试系统布置详见图4。
在54002工作面上巷煤壁前方80 m处布置钻机硐室，硐室规格：长x宽乂高= 6m x 3 m x 3 m,在硐室内分两排共打8个注水测试钻孔，要求所布置的钻孔孔底之间的距离尽可能大。
李家楼煤矿厚煤层开采断层底板破坏深度注水试验研究
层,其中发育于太原组下部的煤层厚度最大 ,平均
为0. 22 /,为井田主要可采煤层。
井田在构造上位于祁吕贺山字型构造东翼及
新华夏系构造的复合部位。总体构造格局为一组轴
向北东东向宽缓的向背斜组成的 构造,地层总
体呈E-W走向，倾角6。〜15。。井田内发育2条轴
向NEE、倾角6。〜15。的宽缓的向斜和背斜及13条
煤炭科技
40
COAL SCIENCE & TECHNOLOGY MAGAZINE
文章编号：1008-3731 (2019)03-0040-04
2019年第3期 No. 3 2019
李家楼煤％&煤'（采断层底板-.深度1水3验研究
李建伟
（太原东山李家楼煤业有限公司，太原山西030402）
摘 要：李家楼煤矿进入厚度大于8J的底层煤开采阶段，距离奥灰强含水层最近，承受的水压最 髙，突水系数最大的首采工作面必须查明断层底板的破坏深度才能准确评价水文地质条件 "采用
national classification standard for hydrogeologic conditions of floor (GB/T 22205 -2008) were obtained. The
important conclusion that the hydrogeologic conditions of the first mining face are simple was obtained, which has
CLC number： TD745.2
Document identification code： B
矿压对煤层底板的破坏深度是煤层底板突水
评价的关键指标,自20世纪70年代以来陆续有许 多单位和学者对此进行了研究。其中煤炭科工集团
采动条件下煤层底板破坏深度测试
采动条件下煤层底板破坏深度测试1：底板破坏一般规律煤层底板岩层采动破裂过程主要包括两个方面；一、工作面影响范围内，破裂发育的最大深度位置。
二、在采动的过程中什么时候破裂发育的深度最大。
2：测试方法（通过钻孔压水）首先在需要试验的地段首先进行钻孔，然后留下测试段封闭钻孔其余部分或是采用止水塞隔离出测试段，最后利用水泵进行压水测试、记录。
室内数值试验就是利用现有或是采集的岩体力学参数，建立地质模型，开挖，后计算分析。
3：试验方法现场测试采用两种压水方法，来进行压水测试。
一：单栓塞隔水试验。
二：双栓塞分段隔压水试验。
1、单栓塞压水试验单栓塞压水试验就是把测试段置于钻孔底部，测试段裸孔，非测试段下套管，进行压水试验。
2、双栓塞分段压水试验双栓塞分段压水试验就是把测试段两端封闭，对测试段进行压水试验。
底板岩层在采动压力下发生破裂，测试段长度约2m。
压水试验压力P=0.2MPa，压水时间为15min~25min，观察每隔5min记录一次表格如下：测试装置：试验步骤:1接好测试仪器.2接上通杆下入止水塞到测试段.3止水塞加压.4压水观测.5止水塞泄压.6重复第二步骤，开始下一测试段测试.7直至测试结束，起初通杆、止水塞.各步骤要求：1、接好测试仪器：按照图3-5示意，接好测试测试仪器。
注意；压力表1的量程为来水压力的2~4倍，压力表2的量程为设计压水压力的2~4倍。
2、接上通杆下入止水塞到测试段；注意：连接过程中，通杆和通杆之间及通杆和止水塞之间利用螺丝连接，在连接及测试过程中尽量不要反向转动，否则可能会引起止水塞掉落。
关闭全部阀门，准备开始测试。
3、止水塞加压：在止水塞确认下入预定测试段位置后，止水塞开始加压。
加压过程；打开阀门1、4，止水塞开始加压，压力表3的压力为 1.5~2MPa时，加压结束，关闭阀门4。
若止水塞的压力小于1.5MPa，在压力泵内加水对止水塞加压。
4、压水观测：当止水塞封闭后，开始压水。
煤层工作面开采后底板扰动破坏深度探查方法
［ 摘
Ｏ 引 言
朝川 矿一 井位 于河 南汝 州 ，开采 二 叠 系山西
组二 煤层。 属于水文地质条件极复杂矿井 ， 自 上 世纪 ７ ０ 年代建设开采以来 ， 曾多次发生回采工作 面底 板 承压 水 突水事 故 ］ 。由 于煤层 开 采 引起 的 矿 山压 力作 用 ，必定 造成 底板 岩层 遭 到扰 动破 坏
有 随深 度增加 岩溶 发育 减弱 趋势 。 据 勘探 、 补勘 抽
１ 回采 工 作 面 特 征
二 ， 一 ２ １ ０ ９ ０回采 工 作 面 位 于 一 井 二 水 平 暗
水试 验 资 料 ， 该 含 水层 渗 透 系数 ０ ． １ ３ ７ １ ４ ． ４ ｍ ／ ｄ ， 单位 涌 水量 ０ ． ０ ４ １ ４ — ２ ３ ． ９ ８ Ｕｓ ・ ｍ， 属强 含 岩 含 水 层 联
主、 副斜井以东 ， 北部为未采动区 ， 南部为采空区。 工 作 面走 向长 ７ ５ ２ ｍ， 倾斜 宽 １ ８ ０ Ｉ ｌ ｌ ， 煤 层 平 均厚 度３ ． ８ ｍ， 倾向３ ３ ７ 。 ～ ３ ５ ９ 。 ， 平均 倾角 １ ８ 。 左 右 。井
而产 生大量 的裂 隙 ， 其破 坏影 响 的厚度 即为 “ 底 板 破 坏深 度 ” 。在底 板 扰动破 坏 深度 范 围之 内 ， 岩 层 其 连续 性 和 隔水 性受 到破 坏 ，当裂隙 与深 部 的承 压 水导 升带 沟通 时 ， 则必 然发 生底 板突 水事 故 。 矿 井 长 期 以来 未 取 得 煤层 底 板 扰 动破 坏 深 度 数据 ， 多借鉴采用“ 统计公式法” ｌ ２ 计算 得 出 ， 是 否 与 朝
煤 层 工 作 面 开 采 后 底 板 扰 动 破 坏 深 度 探 查 方 法
底板破坏深度试验
底板破坏深度试验方案一工作面底板破坏深度的观测（1）测试目的底板采动破坏深度测试是“山西煤矿一5煤开采奥灰水突水预测及防治技术”的一部分，目的是为了更深入地掌握工作面底板岩体采动破坏特征和规律，科学评价山西煤矿一5煤层底板突水危险性，为正确制定防止底板突水事故技术措施提供基本依据。
（2）测试方法及原理在奥灰承压水上带压开采时，探测煤层底板破坏深度的诸方法中，钻孔注水法是最有效的方法之一，其方法实测成果直观、可靠；设备简单、操作方便、成本低廉；在河北的邯郸、开滦等大水矿区观测了近10个工作面，取得了大量的实测资料，为这些矿区安全带压开采做出了贡献。
底板破坏深度测试的实质是在工作面周围选择合适的观测场所，例如可在相邻工作面的顺槽或可测工作面停采线或开切眼以外的巷道中开掘钻窝，向工作面上方或下方打俯斜钻孔，在工作面回采前和回采后分别向钻孔注水，测定钻孔的渗透性，以此来了解煤层底板岩层的破坏松动情况，在工作面回采前可以研究底板岩层的原始裂隙发育规律，在工作面回采后可以研究并确定煤层底板的破坏深度。
采用钻孔单段注水，注水压力应控制在适当范围，压力太小会导致注入的水无法有效渗流，参考国内外底板破坏深度测试实践，最小注水压力0.1 MPa左右即可保证有效渗流。
而压力太大会破坏底板原有裂隙状态。
本设计采用水柱自重加压，测试装置见图2，测试时水箱内的液面始终保持离底板2 m的高度，钻孔垂深4～14 m，因此水柱高度6～16 m，压力为0.06～0.16 MPa，基本介于0.1～p MPa之间，符合注i水压力要求。
测试时先往水箱内加水，保持测试过程中溢流口始终有水流出，然后开启测试钻孔相应管路上的阀门开始注水，观察流量计读数，待流量稳定后记录数据，关闭阀门。
（3）测试系统布置测试系统布置详见图4。
在54002工作面上巷煤壁前方80 m处布置钻机硐室，硐室规格：长×宽×高＝6m×3 m×3 m，在硐室内分两排共打8个注水测试钻孔，要求所布置的钻孔孔底之间的距离尽可能大。
煤层顶底板破坏深度计算
煤层底板破坏深度计算目前，国内外对底板破坏深度的研究已经有许多种方法，本次研究主要是运用弹塑性力学方法结合莫尔—库仑（Mohr-Coulomb）强度理论，依现场观测数据为依据，辅助进行计算机数值模拟，综合计算显德汪矿9#煤层底板岩体受采动影响的最大破坏深度，并提出该矿区9#煤层底板破坏深度的经验公式，为企业的安全开采提供科学依据。
6.1底板岩体破坏带空间分布形态许多学者对煤层底板采动影响规律进行了研究，提出了煤层底板岩体采动带的空间分布形态。
6.1.1近水平煤层煤层回采后，其顶板以冒落角ψ向上冒落，最终形成顶板中部冒落的比较充分，采空区在中部充填较密实，而在采空区两侧顶板冒落得最不充分，充填不实（图6-1）。
煤层底板在采空区两侧有较大的自由空间，在地应力作用下，底板岩体能够充分膨胀，产生较多的采动裂隙，近水平煤层在采动边缘下方附近岩体的破坏深度最大。
图6-1煤层顶板岩体冒落示意图煤层底板中破坏带的形态也可用计算的方法得出。
考虑到底板岩体的受力状态，以图6-2中的X1X I剖面作为计算模型，作用在弹性表面某一局部面积上的力系，被作用在同一局部面积上的另一静力等效力系所代替，则载荷的这种重新分布，只在离载荷作用很近的地方才使应力的分布发生显著变化，在离载荷较远处影响极小。
图6-2中的X1X I剖面的应力分布图形可采用等效模型（图6-3）代替。
图6-2中等效应力q＝(n+1)P0/2，作用宽度为工作面端部至应力峰值距离（x a）的图6-2长壁工作面支承压力分布图图6-3 底板上应力简化示意图（P 0─原始应力）2倍，即L ＝2 x a 。
煤层底板内岩体自重产生的应力为γz ，在平面应变状态中，底板岩体任意点M 的主应力为：（6-1）（6-2）（6-3）在多向应力作用下，岩体发生破坏时服从Mohr-Coulomb 破坏准则，即 σ1-Kσ3＝Rc ，将（6-1～6-3）式代入上式后，得：zqvaγπσσυσ22)(312+=+=z q γααπσ++=)sin (1z a a q γπσ+-=)sin (3YY剖面X 1X 1剖面X 2X 2剖面Y（6-4）式中：R c ─岩体的单轴抗压强度；γ─岩体的容重。
工作面底板采动破坏深度研究-中国煤炭网
工作面底板采动破坏深度研究
高仰斗
( ) 煤炭工业太原设计研究院 , 山西省太原市 , ０ ３ ０ ０ ０ １ ㊀㊀ 摘 ㊀ 要 ㊀ 以新元矿 ９ ２ ０ ３ 工作面实际开采情 况 为 背 景 , 采 用 应 变 法 现 场 原 位 监 测 煤 层 底 板采动破坏深度 , 通过现场煤层底板监测钻孔内不同深度的应变传感器采集到的采动中应变 变化规律 , 分析得出工作面底板采动破坏深度在 １ １ ������ ５~１ ３ ������ ５m 之间 , 再利用 F L A C ３ D 软件 进行数值模拟 , 对模拟结 果 的 应 力 分 布 及 塑 性 区 范 围 分 析 , 结 合 煤 层 底 板 实 际 岩 层 组 合 情 况 , 得出底板采动破坏深度约为 １ ２ ������ ２ m, 该 值 在 现 场 监 测 结 果 范 围 之 内 , 验 证 了 现 场 监 测 结果的正确性 . 关键词 ㊀ 工作面开采 ㊀ 煤层底板 ㊀ 采动破坏 ㊀ 破坏深度 ㊀ 应变法 ㊀ 数值模拟 中图分类号 ㊀T D ３ ２ ２ ������ １ ㊀㊀ 文献㊀ 工作面开采后 , 煤层底板岩层的原始应力状态 发生破坏 , 采空区周围应力集中 , 底板应力作用使 底板岩层产生各种裂隙 , 裂隙部分岩层将丧失隔水 能力 . 在底板带压开采下 , 煤层底板破坏将减小隔 水层厚度 , 进而降低底板隔水能力 , 增加底板突水 危险性 . 因此 , 准确测出工作面底板采动破坏深度 是承压水上采煤的一个重要的安全问题 . 试验法 ㊁ 相似 材 料 和 数 值 模 拟 法 ㊁ 超 声 波 检 测 法 ㊁ 应变法等 . 从力学角度讲 , 采动过程是一个底板岩 层应力状态不断调整的过程 , 且伴有岩层变形 ㊁ 位 目前国内监测底板破坏深度的措施主要有压水
采煤工作面底板破坏带深度探测技术研究
采煤工作面底板破坏带深度探测技术研究摘要：底板突水是矿井突水最为严重的水害形式。
张集煤矿A组煤开采受底板灰岩承压水威胁，A组煤底板破坏带发育深度及规律的研究对于底板突水预警、底板阻水能力评价及灰岩水害治理方案确定具有重要意义。
关键词：底板；破坏带；探测技术随着开采深度的加大，矿井水害日益严重。
在我国煤矿生产中，已经发生了多起特大突水事故，给国家和人民造成了巨大的经济和精神损失。
矿井突水的原因主要在三个方面：首先，地下开采引起的上覆岩层冒落、断裂、弯曲变形，直至地表形成地面沉陷，上覆岩体破坏裂隙波及含水层或地面水体，造成矿井涌水。
其次，煤层底板及下伏岩层变形破坏，导致底板突水。
再次，掘进头的突水，由于巷道掘进导通前方隐伏的含水、导水构造而造成突水。
通过对以上三种突水原因的统计分析，结果显示我国底板突水的情况是最为严重的。
张集煤矿A组煤开采受底板灰岩承压水威胁，A组煤底板破坏带发育深度及规律的研究对于底板突水预算、底板阻水能力评价及灰岩水害治理方案确定具有重要意义。
1 国内研究现状煤层开采后不仅引起顶板岩层的移动和破坏，也将导致底板岩层在一定范围的移动和破坏，破坏范围将与开采范围及采空区周围的支承压力分布有关。
基于上述理论，根据文献检索资料，目前国内煤层开采底板破坏带深度的确定方法有以下四种：一是经验（统计）公式计算法；二是理论计算法；三是现场实测法；四是相似材料模拟试验法。
其中现场实测法最为直接，对于现场安全生产最具指导意义，现场实测法又分为钻孔注水法、应力-位移监测法和物探监测法。
2 概况张集煤矿1413A工作面面宽设计180m，布置四条巷道，其中两顺槽及切眼跟1煤顶板施工；高抽巷靠近轨顺侧内错40m，层位位于1煤顶板之上25至30m的砂岩中；西二-536m一灰疏水巷位于工作面中部（距轨顺120m，距运顺60m），层位位于1煤底板之下15至17m的一灰中。
考虑到1413A工作面中部煤层底板下方约15m处为西二1煤-536m一灰疏水巷及三灰探放水斜巷，具备施工底板注水钻孔的有利条件，确定本项目采用钻孔注水法。
后沟煤矿煤层开采后的底板“下三带”破坏深度分析
0 引言
煤层开采后，底板会出现变形破坏，简称“下三 带 ”， 其 破 坏 范 围 和 深 度 值 会 严 重 影 响 煤 矿 生 产 安 全 ， 因此，必须掌握其破坏状况和相应参数。在回采工作 面或者井下大巷布置钻孔、注水观测技术探测煤层底 板破坏深度范围，形成有效的探测空间，进而研究模 拟煤层开采前后底板的变形规律和深度范围，是比较 成熟的技术之一，具有高精度、施工简单的优势，能 很好地分析煤层开采后底板的变形和破坏规律，为矿 井安全提供必要的数据基础。
1 “下三带”的形成及破坏方式
“下三带”是在井下巷道掘进和工作面采动过程中 工作面和巷道周围岩体的变形破坏，是煤层采后诱发 应力重新分布的必然结果。煤层底板一定深度范围内 岩体的应力改变，会使得岩体发生位移变形。矿压扰 动破坏带、有效隔水带和潜越导水带，统称为“下三带”。
根据“下三带”理论，岩层连续遭到破坏，其导 水性因裂隙的产生而发生明显改变。促使导水性明显 改变的裂隙在空间分布范围内，称为底板导水破坏带； 自开采煤层底板至导水裂隙分布范围最深部边界的法 线距离，称为“下三带破坏深度”[1]。
2019 年第 6 期 （总第 165 期）
2019 年 6 月
实践运用
后沟煤矿煤层开采后的底板“下三带”破坏深度分析
崔晨
（阳煤集团景福煤业有限公司，山西 寿阳 045400）
摘 要： 井工煤矿开采后，由于矿压等因素，煤层底板会出现不同程度的变形破坏 （简称为“下三带”），进而降低底
板隔水岩柱的原生强度和厚度。这对于受奥灰岩溶水威胁的矿井，势必会加大矿井突水的危险。为了解决这个问题，采
用现场观测试验法，井下工作面钻孔、连续注水观测的方法，成功查清了后沟煤矿煤层底板破坏深度的问题。
关键词： 下三带；底板；破坏深度；注水观测
声波法测试煤层采动底板变形破坏深度
的 深度 ， Ｌ为 激 振 点 至 孔 口中 心 的水 平 距 离 ， ｍ；
ｍ； 为钻孔倾 角 ，。 。 （）
利用相 应测试 段上测 点 间的深度 差及 校正后 的时间差计算 相 应 的波速 ：
，
３ 测试 结 果及 讨 论
３１ 测试结 果 ・
：
— — 一 × Ｔ
（） １
、 ￡ ＋ ｒ ２ Ｈｃ ｓ ／ ２ ￡ ｏ —
实测 的 ｌ 煤 开采前 后底板 岩层 的剪切波 速 ６上
式 中 ， 为 校正后 的时 间 ，； 为测点 至孔 口 ｓ
随深度 变化 曲线如 图 ４所示 。
所研 制 的 ８ １型多功 能测 振仪接 收信 号 ，中国地 ９
震 局 工程力 学研 究所 研制 的 ９ ２ １ ３ — 型波 速放 大器
间的关 系为 ｎ ｂｅ （ 、 ＝ ・ ０６为常 数 ） 。 声波 法在 国内外 已成为应 用 较广 泛 的岩 土工 程 测试技 术 ， 普遍运 用 于岩土 层位 划分 、 程质 量 工 检验、 探测 场 地不 良地 质现象 等 多个方 面 。 波法 声 测试 环节 简便 、比较适 于煤 矿井 下工 程地 质 问题
２０ ０ ８年第 ３期
孔孔壁 破坏 ，须在孔 内下 人波速 传导速 度 与岩体 差别较 大 的 Ｐ Ｃ管 （ Ｖ 要求 柔性 强度较 高 ） 壁 。 护
１ ． 测试数 据处理 ． ４
（ １ ） ２ （ 孔 ） 孔 和 ６ ２ ｍ ， 设计以 １ ．ｍ间距均匀布 ５ 设测 点 ， １ 孔实测 ２ 点 ， 孔 实测 １ 个 点 。 ０个 ２ ６ 测试标准参照中华人民共和国国家标准 《 地 基动力特性测试规范｝Ｇ ／ ２ ９９ ） 建筑抗 （ Ｂ５ ６— ７ 和《 ０
深部开采底板岩层损伤破裂实测
环境工程2019·0284Chenmical 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,2018,33(06):167-168.[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,2015,36(09): 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,2012(22):24+26.[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,2015,34(06):242-244.[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,(01):98-99.[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,(28):97-98.•【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。
带压开采下组煤底板采动破坏深度现场实测及模拟
带压开采下组煤底板采动破坏深度现场实测及模拟李先贵;李凯【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2014(034)003【摘要】以团柏煤矿10#煤层10115综采工作面作为工程背景,研究带压开采下组煤10#煤层底板采动破坏深度.通过对开采前后煤层底面下不同深度岩石段开展压水试验,测取不同水压下的进(侵)水量,获得了大量的压水实测数据,同时采用F-RFPA2D分析系统模拟整个采场开挖对底板隔水岩层采动破坏规律及其深度,最后将现场实测数据与数值计算结果进行对比分析.研究表明,煤层开采所引起的底板直接破坏深度为9.5m,底板采动最大破坏深度为12 m左右;运用F-RFPA2D模拟分析得出,老顶板初次来压步距为40 m,周期来压步距在12 ～ 16 m,当工作面推进至84 m时,底板破坏深度达到最大值12 m,该结果与现场测试结果基本吻合,同时验证了实测数据的可靠性和有效性.综合结果分析可知,团柏煤矿10#煤层底板采动破坏最大深度为12 m,该结论可为团柏煤矿带压开采下组煤水害防治提供参考依据和科学指导.【总页数】7页(P261-267)【作者】李先贵;李凯【作者单位】霍州煤电集团有限责任公司,山西霍州031400;中煤科工集团西安研究院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TD322.1【相关文献】1.工作面采宽与煤层底板采动破坏带深度关系数值模拟分析 [J], 朱开鹏;黄选明;刘洋2.带压开采煤层底板破坏深度理论分析及数值模拟--以陕西澄合矿区董家河煤矿5号煤层为例 [J], 李昂;谷拴成;陈方方3.葛泉矿带压开采下组煤底板破坏深度探测研究 [J], 徐玉增4.煤层底板破坏带深度研究及其对带压开采的影响 [J], 侯晓瑞5.下组煤带压开采底板矿压破坏深度测试分析 [J], 苑志敏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
煤层底板采动破坏特征研究
煤层底板采动破坏特征研究
近年来，由于煤炭研究技术的发展，采煤面板的控制成为提高生产的有效工具。
与此同时，针对煤层底板采动破坏特征的研究也受到关注。
究竟煤层底板采动破
坏特征有哪些？下面我们就来具体了解一下吧。
一、煤层底板采动破坏特征
1、强度特性：煤层底板在强度和稳定性上有很大变化，煤层底板可能出现破坏温度、强度和硬度属性显著降低，采煤面板结构和变形属性发生迅速变化，有可能发生瓦斯、煤尘爆炸等危及生命安全的重大灾害。
2、变形特性：在采煤时，当煤层底板受力过大时，采煤面板会发生渗流及变形，
当应力过大时，煤层底板破损会发生持续和猛烈的变形，可能导致瓦斯爆炸及棚板塌陷。
3、结构特性：当煤层底板受力太大时，微小的rectified line fracture会发生，煤层
底板的破坏会发生局部空间的变形，并增加采煤的困难，可能引发大穴顶板破坏，如果顶板破坏剧烈，还会影响节点的支撑行程。
二、改善煤层底板采动破坏的措施
1、加强控制：建立煤层底板采动破坏的历史档案，完善采煤面板控制策略，在进
行采煤工作之前进行相关部位的控制，从而减少采煤风险。
2、采用新技术：研发新技术，让采煤面板技术更加安全，降低瓦斯治理的相关成本，能更好地满足煤层底板采动破坏的要求。
3、完善培训：加强煤矿工作人员的安全技术培训，使他们能够更加正确地控制采
煤面板，减少煤层底板采动破坏的风险。
综上所述，煤层底板采动破坏特征有强度特性、变形特性、结构特性等，要想有效改善煤层底板采动破坏，应加强控制、采用新技术、完善培训等相关措施。
仅仅通过以上步骤，才可能有效改善煤层底板采动破坏的特征。
煤层底板破坏深度研究
从应力增加和减少两个阶段可以看出， 埋深 ６０ 、 ．ｍ
作者简介 ： 徐建国（９ ６一）， ， １６ 男 山东 高唐 人 ，９９年毕业 于山东 １８ 科技大学 ， 副总工 ， 工程师 ， 从事矿井水文地质 、 水害防治方 向的管理
由于 开采 过 程 中应 力 监 测难 以进 行 和 底 板 破 坏 深 度难 以 直 接测 量 。
２ 煤 层 底 板 应 力 与 底 板 位 移 实测
３ １ 回采 工作 面推进 过程 中底 板应 力 的变化 ． 在工作面顺槽安装 应力监 测传感器 ， 分别安装 在 底板 以下 ６ ０ １ ． ｍ、４ ０ ２ ． ｍ， 回采工作 面 ． ｍ、０ ０ １ ． ｍ、２ ０ 距
巷道开挖后 改变 了围岩的原 岩应力 状态 ， 引起应 力 的重新分布 ， ｌ 示 为井 下巷道 开挖后 应力 的重 图 所 新分布状况。
巷 道开挖 前
＋ ● ● ● ● ● ‘ ● ● ●
图 ｌ 井下巷道开挖 引起的应力重新分布 示意图
从 图 １中可以看 出 ， 由于巷 道开 挖后 引起应 力重
和研究工作。
１６ ２
夯 ． 蒺 科技
２ ９ 第６ ０ 年 期 ０
浅谈 掘 进机 液 压 系统 污染 控 制
史学 嵩 ， 王
摘 要
琦 ， 洪 宝 王
２ １２ ） ７ ２ １
（ 东新 汶矿 业 集 团 协 庄煤 矿 ， 东 新 汶 山 山
本 文阐述 了掘进机液压系统污染的危害与原因， 同时阐述 了液压系统安装 、 输、 用过 程中的污染控制。 运 使
１７ 开始监测读数 ， ０ ｍ， 采过 １ｍ时监测结束。 ６ 受工作面 回采 的影响 ， 布置在 巷道底 板 以下不 同 深度应力传感器的应 变量均发生 了变化 ， 埋深不同 ， 应 力变化 的幅度不 同 ， 动对底板 应力影 响的程度与 监 采 测应力传感器距 回采工作面的距离密切相关 。 随着工作面的推进 ， 底板应力变化分为 四个阶段 ： （） １ 应力 响应 阶段 ： 距工作 面的距离 大于 ２ ｍ， ０ 工 作面 回采对底板应力影响的开始阶段 ， 应力 开始显现 ， 但显现较弱 ， 应力增加的幅度很小 。 （） ２ 应力增加 阶段 ： 工作 面的距 离一般 为 ２ 距 Ｏ～ ２ 工作面回采造成 底 板应力 明显 增加 ， ｍ， 水平应 力 与 垂直应力 均显著增加 ， 并达到最大增加值 。 （） ３ 应力 减小 阶段 ： 工作 面 的距 离一 般为 ２～ 距 １ｍ， ０ 工作面 回采造成底板嘘 力 明显减小 ， 水平 应力 由压应力变 为拉应力 ， 直应力 明显减小 。由受 水平 垂 挤压发展为受水平 引张 的应 力状 态， 引起 底板岩 体产 生节理或裂隙等结构面 ， 导致底板发生破坏 。 （） ４ 应力恢 复 阶段 ： 作 面推 过应 力传 感器 １ｍ 工 ０ 后， 应力 由减小变为增加 ， 应力开始呈恢复趋势 。 ３ ２ 底板 以下不 同深度 应力 变化 ．
煤层底板破坏深度现场测试与数值模拟对比研究
煤层底板破坏深度现场测试与数值模拟对比研究黄欢;刘其声;姬亚东【摘要】On the basis of borehole sectional water injection test principle, designed CS-4, CS-5 and CS-6 three boreholes, using bore⁃hole double ended water plugging equipment carried out coal floor failure depth test for coal 6U No.01 working face in Huangyuchuan coalmine, Jungar coalfield;the site measured failure depth is 34.9m. Meanwhile, using FLAC3D numerical simulation software, simulat⁃ed working face mining stress distribution pattern, plastic zone distribution, floor rock displacement features and floor failure depth un⁃der different cut widths during mining process. The result has shown that the floor failure depth is 36m from numerical simulation, kept accord with site measured. Floor failure depth increasing with increasing of working face cut width;until the width increased to 250m the increasing amplitude will be lowered. So that the working face large cut width will intensify floor failure extent.%以钻孔分段注水试验的原理，设计CS-4、CS-5、CS-6共3个测试钻孔，采用钻孔双端堵水设备对准格尔煤田黄玉川矿6上01工作面进行底板破坏深度测试，现场实测其破坏深度为34.9 m。
深部煤层底板采动破坏深度实测标准研究
中国机械
MACHINE CHINA
2019 年第 2 期
深部煤层底板采动破坏深度实测标准研究
张凯 （冀中能源峰峰集团辛安矿 河北 邯郸 056200）
摘要：煤层底板采动破坏后容易出现底鼓变形，底板岩石破碎，造成底板隔水层的阻隔水能力降低，由此增大了底板充水 的危险性。因此，正确认识煤层底板开采破坏深度对于深部带压开采矿井具有重要意义。煤层底板采动破坏深度实测数据 可以对底板防护和制定防治水对策提供重要依据。为进一步了解辛安矿深部高地压、高水压条件下工作面底板采动破坏 规律，在辛安矿 112145 工作面进行了底板采动破坏深度实测工作。
关键词：底板采动；破坏深度；辛安矿井田
1 工作面概况
辛安矿井田南北走向长约 8.0Km，宽约 3.0 Km， 面 积 为 15.28Km2。 可 采 煤 层 有 5 层（2#、6#、7#、 8#、9#），主采煤层为 2# 煤，煤厚约 4 米。采用走向 长壁后退式综采放顶煤工艺采煤方法，顶板管理为全 部跨落法。
m3/min，水温 20.3℃～ 21.4℃，水位在 -400m 以下， 水质类型为 HCO3·SO4-Na·Ca。该含水层整体为弱 富水含水层。
④大青灰岩含水层上距 2# 煤底板 120 m ～ 125 m， 层厚 5 m ～ 6m，钻孔单孔涌水量 0.1 m3/min ～ 0.3m3/ min，水温 21.1℃～ 22.5℃，水位 -60 m ～ -70m。整 体弱富水。
⑤奥陶系灰岩含水层上距 2# 煤底板 150m 左右， 为区域性巨厚层、强富水含水层，整个井田内具有统 一水位。目前水位为 +125m。
2 测试方法 当前煤层底板破坏深度探测方法重多，如钻孔分 段注水试验法、应变测量法、水文地质钻孔探测法、 坑透电法和声波 CT 探测法等方法。为了更为准确地得 出底板破坏深度，本次测定采用钻孔注水试验方法进 行探测。钻孔注水试验采用分段连续注水、间歇性观 测的方法，根据注水量的变化和钻孔与回采位置之间 距离的关系确定底板破坏深度。为避免底板破坏测点 存在地质构造等偶然因素的影响，本次确定两个钻场。 第一组为距开切眼 25m 左右；为节省施工成本和施工 时间，第二组考虑采用现有的底板注浆钻场 6#（距开 切眼 108m）布置钻孔。
采煤工作面底板破坏深度计算公式
采煤工作面底板破坏深度计算公式
采煤工作面底板破坏深度的计算公式需要考虑多种因素，例如采煤工艺、矿层结构、岩石力学参数等。
以下是一般情况下的一种计算方法：
矿层底部最大支撑压力=煤柱重量+NγH
其中，
Nγ为地应力系数（通常取1.2-1.3）；
H为煤柱高度（即采高），单位为m；
煤柱重量=Wρg
其中，
W为煤柱体积，单位为m；
ρ为煤的密度，单位为kg/m；
g为重力加速度，取9.8m/s。
煤柱体积可根据采高和工作面长度进行计算。
当采煤工作面底部支撑强度小于底部最大支撑压力时，底部破坏深度d可按照以下公式计算：
d = H - (σc / σt) H
其中，
σc为底部支撑强度；
σt为底部最大支撑压力。
请注意，以上公式仅供参考，实际计算还需考虑煤层特性、地质条件、采煤工艺等因素，具体计算方法应根据实际情况而定。
煤层底板采动导水破坏带深度主控因素探究
2012 年第 1 期
坏带发 育 深 度 影 响 较 大［4－5］。 断 层 附 近 裂 隙 发 育， 而且在采动扰动下可能活化，因而断层带附近的采 动导水破坏带深度比正常岩层中增大约 0. 5 ～ 1. 0 倍，并向断裂带靠拢［1－2］。
2 煤层底板采动破坏深度的灰色关联分析
2. 1 灰色关联分析理论 当多个因素共同作用于目标因素时，可依据各
初始数据矩阵中的第 1 列是目标因素排列，第 2 列到第 7 列是子因素数列，xij（ i = 1，2，…，31；
6
j = 1，2，…，6） 是对第 j 个因素进行第 i 次观测时 （ 或在第 i 个观测点进行观测） 得到的数据。
（ 2） 无量纲化处理 为了对不同量纲的数据 进行对比和分析，灰色系统理论一般用初值化或者 均值化对初始数据进行无量纲化处理。
邢台矿 7802 面 邢台矿 7607 窄面 邢台矿 7607 宽面 井陉一矿 4707 小 （ 1） 井陉一矿 4707 小 （ 2） 井陉一矿 4707 大面 井陉三矿 5701 面 （ 1） 井陉三矿 5701 面 （ 2） 新汶华丰矿 41303 面 赵各庄矿 1237 面 （ 1） 赵各庄矿 1237 面 （ 2） 霍县曹村 11－014 吴村煤矿 32031 面 （ 1） 吴村煤矿 32031 面 （ 2） 吴村煤矿 3305 面
[ Δ] = [ δij ] 31 ×( 6 +1) 其中 δij = xij － xi0 （ 4） 求关联系数矩阵
[ L] = [ lij ] 31 ×( 6 +1)
lij
=
Δ min δ ij
+ kΔmax + kΔmax
（
i
=
1，2，…，31；
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随着我国煤炭开采深度的增大，煤层回采后工作 面底板破断、突水灾害正呈逐年递增的趋势。煤层底 板采动破坏后不但易出现底臌变形，而且因其承载强 度急剧降低而易发生机架下陷，增加了移架难度。此 外，底板带（ 水） 压开采条件下，底板采动破坏减小了 煤层底板的隔水层厚度，导致底板阻水能力降低，由 此增大了底板充水的危险性。因此，正确地认识煤层 底板开采破坏深度和应力分布规律对于研究煤层底 板阻水能力发挥着重要的作用。现场原位探测煤层 采动底板变形规律和破坏深度是这一问题研究的重
1 工作面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ况
说明测点所处位置围岩受到了破坏。此外，在煤层回 采过程中，当煤层底板岩层未遭受破坏时，传感器外 侧受力相对均匀，3 组测试数据变化较稳定，随围岩 变形大小而同步变化； 当煤层底板岩层受到采动矿压 扰动发生破坏后，应变传感器读数会急剧增大或收集 不到数据（ 传感器受损） 。因此，可根据采动底板下 不同深度传感器测试数据的变化情况来确定煤层底 板采动破坏的深度范围。图 1 为应变传感器内部结 构示意，应变传感器由 3 组工作片（ 轴向及径向应变 感应片） 和地线、补偿片组成，通过 12 个工作通道将 传感器应变感应信号输送到接收装置（ KBJ－12 型应 变记录仪） 予以存储，经转换、处理后输出。
Abstract： Aimed at the trend of water inrush disasters increasing annually with the mining depth above confined aquifers，based on the conditions of the fully mechanized workface in the deep mine，and according to the in-situ strain value of the mining face at different depth under the coal seam bed，it was determined the coal seam floor failure depth was between 18－20 m． This study analyzed the characteristics of coal seam floor failure through repeated calculations and gradual correction to model boundary conditions，based on the actual formation material in the study area to establish the geological model，which makes up for the disadvantages of coal seam mining stress that the field measurement result could not reflect． The coal seam floor failure depth was 20 m，and it revealed the characteristics of the mine pressure in mining coal floor when combining the in-situ strain measurement method with the numerical simulation method． Key words： water inrush from floor； mining pressure； damage depth； in-situstrain test； numerical simulation
要技术手段，尤其对于强冲击地压矿井和底板带压开 采矿井，底板采动变形破坏实测数据是底板变形防护 和制定防治水对策的重要依据［1－2］。我国自 20 世纪 80 年代以来，已经对几十个工作面进行了底板采动 破坏深度的观测工作，取得了大量的数据，为我国煤 矿安全生 产 做 出 了 巨 大 贡 献［3］。 朱 术 云 等［4－5］ 通 过 应变法测 试 得 出 了 超 化“三 软 ”煤 底 板 采 动 影 响 深 度； 程学丰［6］、张平松［7］等利用 CT 技术获得煤层采 动过程中底板破坏的动态发育规律和变形破坏特征； 吴基文等［8］通过注水试验得出了朱庄煤矿 6 煤底板
收稿日期： 2011－12－19 责任编辑： 王婉洁 基金项目： 国家自然科学基金资助项目（ 41102201） ； 江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目（ CXZZ12－0948） 作者简介： 张 蕊（ 1987—） ，男，云南宣威人，博士研究生。E－mail： zhangruian5566@ 163. com
图 1 应变传感器内部结构示意 Fig. 1 Scheme of internal structure on strain probe
2. 2 监测孔及传感器布设 根据综放工作面的实际开采情况及测试条件的
需要，在 轨 道 巷 中 布 置 2 个 观 测 孔，分 别 距 切 眼 588 m 和 675 m。第 1 个孔布设 4 个传感器，分别位 于煤层底板下 10. 7，18. 0，22. 6 和 25. 4 m，安装编号 自下而上依次为 1－1，1 －2，1 －3 及 1 －4 号； 第 2 个钻 孔布设 3 个传感器，分别位于煤层底板下 13. 0，15. 0 和 20. 0 m，安装编号自下而上依次为 2－1，2 －2 和 2 － 3 号，在安装完传感器后将钻孔用水泥浆将其封堵， 使之和岩层成为一体。测试起始位置为掘进工作面 距观测孔 110 m，终止位置为掘进工作面推过测孔约 20 m 位置，观测孔平面示意如图 2 所示，结构设计技 术参数见表 1。 2. 3 测试结果分析
（ 1. School of Resources and Earth Science，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China； 2. Zhaolou Mine，Heze Energy Chemical Company Ltd． ，Yanzhou Coal Mining Group，Heze 274705，China）
关键词： 底板突水; 带压开采; 破坏深度; 现场应变法; 数值模拟
中图分类号： TD322
文献标志码： A
Study on the failure depth of thick seam floor in deep mining
ZHANG Rui1 ，JIANG Zhen-quan1 ，LI Xiu-han2 ，CHAO Hai-de2 ，SUN Qiang1
2 现场实测
2. 1 测试原理简介 现场应变（ 感应） 法测试是一种根据煤层底板岩
层变形程度来确定底板受采动影响程度和深度范围 的方法。该方法通过应变传感器对工作面采动过程 中煤层底板下不同深度岩层的变形程度进行测试，并 以此来判断煤层底板的采动影响程度和深度范围。 在工作面距离传感器位置较远、采动矿压尚未波及到 测点时，传感器读数变化相对稳定； 当采动矿压波及 到测点时，传 感 器 测 试 数 据 会 随 波 及 程 度 呈 同 步 变 化； 在工作面临近测点，传感器读数变化受采动矿压 的激烈扰动而急剧增大，甚至出现收集不到数据的情 况（ 应变传感器因钻孔变形的挤压或拉张而受损） ，
某矿综放工作面位于矿井东南部，采用长壁综合 机械化放顶煤开采方法，回采煤层为山西组 3 煤，煤 厚 0 ～ 8. 1 m，平均 4. 0 m，煤层走向以 NW 向为主，平 均倾角 3°，运输坡度 3° ～ 5°，总体趋势东北高、西南 低，宽 缓 褶 曲 发 育。 煤 层 底 板 标 高－963. 3 ～ －918. 2 m，埋深 962. 5 ～ 1 006. 5 m，呈“刀把”式，第 1 部分 面 长 285. 0 m，面 宽 152. 6 m，第 2 部 分面长 1 016. 0 m，面宽 205. 0 m。总面长 1 301. 0 m。3 煤 直接底为泥岩，基本底以砂岩为主，砂岩累厚 3. 05 ～ 13. 24 m，中夹粉砂岩、泥岩。井田范围内三灰是 3 煤 开采底板的直接充水含水层，厚 6. 30 ～ 8. 00 m，平均 7. 17 m，距 3 煤底板 49. 62 ～ 71. 05 m，平均 58. 73 m， 裂隙较发育，单位涌水量 0. 123 L / （ s·m） ，最高水压 6. 7 MPa，正常涌水量为 121 m3 / h。由于三灰在井田 范围具有埋藏深、水压大的特点，因此 3 煤开采过程 中的三灰底臌水害威胁不容忽视。
根据 2 个监测孔不同深度测点的应变变化特点 及信号通道的工作状态可知，监测孔 1 中的 1－3，1－4 号传感器及监测孔 2 中的 2－2，2 －3 号传感器由于受 到采动矿压的剧烈扰动，在采前就已经发生了损坏； 而监测孔 1 中的 1－1，1－2 号传感器及监测孔 2 中的 2－1 号传感器则在采前及采后应变变化都相对较为 稳定。为此，取监测孔 1 中的 1 －2 号，1 －3 号传感器 及监测孔 2 中的 2 －1，2 －2 号传感器进行分析，以相 邻传感器之间的距离作为确定煤层底板破坏深度范 围的 依 据，测 试 结 果 如 图 3，4 所 示。现 场 监 测 所
第1 期
张 蕊等： 大采深厚煤层底板采动破坏深度
69
图 2 工作面监测钻孔平面示意 Fig. 2 Monitoring drilling plane diagram of working face
表 1 工作面底板破坏深度观测孔设计技术参数 Table 1 Design parameters of borehole monitoring
（ 1. 中国矿业大学 资源与地球科学学院，江苏 徐州 221116； 2. 兖煤菏泽能化有限公司 赵楼煤矿，山东 菏泽 274705）
摘 要： 针对我国承压水上开采底板突水灾害随开采深度不断增大而逐年增多的趋势，以某矿综放