煤层破碎带原因分析

黑眼泉煤矿NA1103工作面A1煤层顶板破碎原因分析

在NA1103工作面回风顺槽、皮带顺槽及疏水巷掘进的过程中，部分地段煤层顶板出现了不同程度的破碎情况，对NA1103工作面回采造成了一定的影响，因此应分析其破碎原因，找出普遍规律，为以后回采采取合理的措施提供依据，以利于高产、高效、安全生产。

一、 煤层概况

该工作面A1煤层成煤时代为下侏罗统八道湾组（J 1b ），泥炭沼泽相沉积。煤层赋存稳定，平均厚度2.94m 。含夹矸1—2层，夹矸单层厚0.14—0.48m ，伪顶为炭质泥岩，直接顶为泥质粉砂岩，老顶为细、中、粗砂岩互层，直接底为泥岩、粉砂岩互层。顶底板稳定性差。

二、 破碎带概况

1、NA1103回风顺槽960m 处

在掘进NA1103回风顺槽至960m 时，煤层顶板破碎发生冒顶，该冒顶区长12m ，冒高3.8m ，巷道中高2.9m 。顶板自下而上依次为0.2m 炭质泥岩：层理不发育，交接程度中等，遇水极易软化，泥岩：2.7m 厚，深灰色，胶结程度好，层理性较强，具裂隙，裂隙充水，2013年7月22日测得涌水量为0.21m 3/h ，较2012年涌水有所减少，具体位置详见下图：

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5回 风 顺 槽 冒 顶 区 平、剖 面 示 意 图

2、NA1103皮带顺槽1100m处

在掘进NA1103皮带顺槽至1100m时，煤层顶板破碎发生冒顶，该冒顶区长25m，冒高8m，巷道中高2.8m。顶板自下而上依次为0.3m厚的炭质泥岩，0.2m厚的泥灰岩，遇水极易软化，7.2m的泥岩，受应力的影响裂隙发育，层理性较强，易与上伏岩层离层，0.3m厚的炭质泥岩，2013年7月22测得涌水量为2.52m3/h，较2012年涌水有所减少，该处已布置9个钻孔进行放水，涌水量较上半年明显减少，具体位置详见下图：

皮带顺槽1100米处冒顶区平面图

厚炭质泥岩、黑色层状，

3.NA1103疏水巷

在掘进至1370m时巷道上帮帮壁发生炸帮，炸帮深度最深达0.4m，掘进至1380m时顶板较破碎，压力显现，顶板有明显下沉的迹象。

三、破碎带原因分析

由于地质学目前尚处于发展阶段，对于各种地质现象的解释存在一定的局限性、多样性、片面性和人为因素的定向性，所以对此地质构造的解释不可能完全正确，由于水平有限，根据对现场的勘察和地质资料的分析，提出以下两种解释。

1、韧性剪切带假说

根据地层沉积的连续性规律，回风顺槽960m、皮带顺槽1100m、疏水巷1370m这三处可能是一连续的煤层顶板破碎带。

A1煤层底板等高线图显示，在回风顺槽960m处、皮带顺槽1100m处，煤

层倾角明显变大，说明此处承受的应力为大地剪应力（符合剪切带的力学性质）。通过做回风顺槽960m与皮带顺槽1100m之间连线，做与正北方向的夹角，发现该夹角与A1煤层倾向相差最大为10°，说明该破碎带是沿煤层倾向方向的。所以通过这种方法推测出疏水巷的破碎带位置为1350m附近。在疏水巷掘进至1370m时出现炸帮，1380m左右煤层顶板较破碎，近一步证明破碎带存在，且位置与预测的相差无几。

通过对此段做剖面，发现该构造的几何特征符合剪切韧性带的展布特征，韧性剪切带一般呈“S”型或反“S”型。研究发现卷入韧性剪切带的煤岩层或岩墙岩脉在剪切带内被拉长变薄，A1煤层顶板属脆性岩体，往往会被巨大的剪应力切割破碎。A1煤层可能会在此构造段内变薄。具体示意图如下：

2、应力集中假说

从纯粹的力学角度考虑，这可以解释为应力集中所导致的结果。我们知道当一个物体的内部出现孔洞、缺口或微裂隙时就会产生应力集中现象。

在掘进巷道的时候，改变了大地应力场的应力分布状态，致使应力重新分布，在巷道的周围产生了应力集中现象。地壳运动致使巷道局部应力超过岩石的抗压

强度，使岩石破碎下落释放应力。示意图如下：

生产技术科

2013年8月12日