【摘 要】
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为掌握厚松散层下三软煤层开采覆岩运移及导水裂隙发育规律,以澄合矿区为背景,采用物理相似材料模拟实验,综合运用全站仪监测、高清钻孔电视监测、3DEC离散元数值模拟软件以及SPSS专业统计分析软件相结合的研究方法,同时引入开采损害理论,研究该条件下覆岩运移规律、裂隙发育演化及导水裂隙带分布特征.结果 表明:覆岩运移呈现非对称性,最大下沉值处于采空区中央偏开切眼侧,松散层运移范围大于基岩顶部岩层,整体呈现出“类双曲线”状.理论公式推导得出基岩破断角较小,为56°～58°.垮落带高度13.75 m,垮采比3.06
【机 构】
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西安科技大学能源学院,陕西西安710054;西安科技大学西部煤炭绿色开发国家重点实验室,陕西西安710054;西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安710054;西安科技大学能源
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为掌握厚松散层下三软煤层开采覆岩运移及导水裂隙发育规律,以澄合矿区为背景,采用物理相似材料模拟实验,综合运用全站仪监测、高清钻孔电视监测、3DEC离散元数值模拟软件以及SPSS专业统计分析软件相结合的研究方法,同时引入开采损害理论,研究该条件下覆岩运移规律、裂隙发育演化及导水裂隙带分布特征.结果 表明:覆岩运移呈现非对称性,最大下沉值处于采空区中央偏开切眼侧,松散层运移范围大于基岩顶部岩层,整体呈现出“类双曲线”状.理论公式推导得出基岩破断角较小,为56°～58°.垮落带高度13.75 m,垮采比3.06,导水裂隙带高度75 m,裂采比16.67;裂隙发育数量自地表而下逐渐增多且在导水裂隙带区域突然增多,裂隙发育主要受到北偏东33°方向上采动应力场控制,导水裂隙带发育演化呈现出“缓慢发育ì逐级渐进升高ì大幅突然升高ì周期小幅升高ì稳定发育”五个阶段;通过3DEC数值模拟得出,导水裂隙带高度与松散层厚度成指数函数关系,与采高成线性关系,与埋深和工作面斜长成对数函数关系.运用SPSS专业统计分析软件,基于多元非线性回归理论拟合出导水裂隙带高度预测经验公式.通过对比计算结果,验证了回归经验方程在预测导水裂隙带高度时的合理性;由于K5砂岩含水层单位涌水量较大且距煤层较近,对工作面开采过程中覆岩裂隙导水影响较大,为避免煤层的开采受到覆岩K5砂岩含水层的影响,根据所得预测经验公式,煤层的最大采高应不超过3.8m.该研究对相似地质条件下煤矿保水开采等具有重要的参考价值.
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