复杂结构煤层上分层开采对厚夹矸岩层损伤深度测试研究

学文化，高级工程师。现任兖矿集团鲍店煤矿矿长，曾在多家科技刊 物上发表论文多篇。
图 2 7305 工作面综合柱状图 （ 下转第 129 页）
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3 3上 综放工作面对底板夹矸损伤测试研究方法
为了解 3上煤层开采后底板的破坏深度及对 3下煤层 巷道的影响，采用钻孔摄像仪观测钻孔内孔壁的裂隙发 育程度，顶板钻孔摄像地点选择在 73下 05 轨道巷夹矸厚 度约 5m 处，距离 73上 05 工作面停采线 200m 位置，向顶 板施工直径为 Φ42mm 的铅垂钻孔，然后将摄像仪深入 到钻孔内每隔 0． 1m 摄取 1 张照片，根据图片上的裂纹 成像的密度和裂纹大小，判断岩石的损伤状况。
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复杂结构煤层上分层开采 对厚夹矸岩层损伤深度测试研究
李仲辉，李付臣，李 华
（ 兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿，山东 邹城 273513） 摘 要 针对鲍店煤矿 3 煤复杂结构煤层，5m 厚夹矸分岔区，采用钻孔摄像的研究方法，测试了上分层放顶煤工作面开采后对 3上 、3下 夹矸岩 层的损伤状况，结果表明夹矸的显著破坏区深度为 0． 5m； 有破坏迹象的深度为 1． 0m。3上 煤层开采后，夹矸岩层存在一定的强度和稳定性，采 用一定的方法对其加以保护后，可以作为其下回采巷道的顶板。 关键词 分层开采 夹矸岩层 损伤 测试 顶板 中图分类号 TD823． 89 文献标识码 B
2 73下 05 工作面工程地质条件
73下 05 工作面位于七采区东部，为 3下 煤层的首采 工作面，东到矿 井 边 界 保 护 煤 柱，西 到 设 计 停 采 线，南 北分别与 73下 03、73下 07 工作面相邻 （ 两面均尚未开 采） ，正上方为 73上 05 工作面采空区及正在回采的 73上 07 工作面，上下分层工作面的位置关系如图 1 所示。
化较大，总体趋势为西高东低，呈一单斜构造； 3下 煤与 3上 煤间的间距为 3． 00 ～ 5． 05m。
伪顶不发育，直接顶在采区的大部分区域发育，以 粉砂岩为主，局部为泥岩，厚度 0 ～ 5． 35m，一般1． 97 m，粉砂岩为泥质胶结，裂隙发育，比较破碎，稳定性较 差，硬度 f = 4 ～ 6； 老顶为中细砂岩或粉细砂岩互层，厚 度 3． 54 ～ 12． 50m，平 均 8． 49m，泥 硅 质 胶 结，坚 硬 致 密，裂隙不发育，中细砂岩的单向抗压强度为 98． 06 ～ 165． 70MPa。直接底以粉砂岩为主，局部为泥岩，厚度 0 ～ 3． 18m，一般1． 06 m，粉砂岩，泥质胶结，裂隙发育， 比较破碎，稳定性较差，硬度 f = 4 ～ 6； 老底为灰白色粉 细砂岩互层或细砂岩，厚度 8． 56 ～ 18． 77m，平均13． 07 m，泥 钙 质 胶 结，坚 硬 致 密，裂 隙 不 发 育，比 较 稳 定，其 单向抗压强度约 80MPa。煤层综合柱柱状图如图 2 所 示。
1 问题的提出
鲍店煤矿 73上 05 工作面七采区位于 3 煤的分岔 区，分岔区 3上 、3下 煤的夹矸厚度小，一般为 4 ～ 6m，3上 煤层厚度平 均 为 5． 25m，采 用 放 顶 煤 工 作 面 开 采，3下 煤层厚度平均为 3． 14m，3上 、3下 夹矸是其直接 顶，3上 煤层开采将损伤其完整性和岩石强度，产生采动裂隙， 使 3下 煤层中的回采巷道和工作面顶板受到影响。为 了摸清 3上 综放工作面开采对该夹矸的影响程度，评估 夹矸作为回采 巷 道 顶 板 的 工 程 地 质 状 况，有 针 对 性 的 设计采区巷道 布 置 方 案 和 巷 道 顶 板 支 护 方 案，提 出 并 进行了课题研究。
图 1 3上 、3下 煤层工作面的位置关系 3下 煤层，黑 色，性 脆，易 碎，以 暗 煤 为 主，平 均 厚 3． 30m，煤层厚度稳定，结构简单，具条带状结构，层状 构造，煤层普氏硬度系数 f = 3． 1； 工作面煤层产状变
* 收稿日期： 2011 － 12 － 28 作者简介： 李仲辉（ 1958 － ） ，男，汉族，山东滕州人，中共党员，大
5 试验研究结论
根据钻孔摄像，可以分析确定 3上 煤开采造成的底 板破坏开始影响的深度约 1m，显著影响深度约0． 5m。 73下 05 工作面煤层分岔区域回采巷道顶板有近 4m 厚 岩层未受采动影响，如果加以保护，可以作为巷道的稳 定顶板，支护方式可选用锚网索或桁架锚索支护。 参考文献：
［1］杨更社． 岩石损伤检测技术及其进展［J］． 长安大学学报，2003，
4 3上 煤层开采对底板破坏状况的测试
从 73下 05 工作面轨道巷施工的摄像钻孔图像如 图 3 所示。
根据钻孔摄像，可以看出当钻孔深度小于 1m 时， 岩层损伤破碎较为严重，说明该范围临近巷道表面，曾 经经历了强大的支承压力作用； 钻孔深度为 1 ～ 3． 5m 钻孔孔形完好，没有节理和裂隙出现，说明岩层未遭受 破坏； 钻孔深度大于 3． 5m 时，钻孔孔壁出现倾斜节理； 钻孔深度大于 4． 5m 时，岩性松软，较为破碎。通过分 析确定 3上 煤开采造成的底板破坏开始影响的深度约 为 1． 5m，显著影响深度约 0． 5m。
图 3 不同深度的钻ห้องสมุดไป่ตู้摄像截图
（ 06） ［2］彭瑞东，刘红彬，王建强等． 岩石损伤检测技术的研究进展［J］． 岩矿测试，2007，（ 01） ［3］周涛，刘长友，杨伟等． 煤层夹矸对采场应力分布的影响［J］． 煤 炭技术，2011，（ 09） ［4］焦义伟，崔建斌． 下分层托夹矸综采工艺回采研究［J］． 科技信 息，2010，（ 08）