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    煤柱高應(yīng)力下大巷淋水原因分析

    2017-08-22 14:30:58趙振軍
    科技資訊 2017年20期
    關(guān)鍵詞:應(yīng)力數(shù)值模擬底板

    趙振軍

    摘 要:該文在分析了開(kāi)灤趙各莊礦13水平東翼2石門(mén)以東的地質(zhì)條件和開(kāi)采特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬,進(jìn)行了13水平東2石門(mén)區(qū)域大巷淋水問(wèn)題的研究,研究結(jié)果對(duì)于指導(dǎo)深部復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦安全開(kāi)采具有指導(dǎo)意義。

    關(guān)鍵詞:深部開(kāi)采 底板 應(yīng)力 數(shù)值模擬 安全開(kāi)采

    中圖分類(lèi)號(hào):TD32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2017)07(b)-0092-02

    隨著國(guó)內(nèi)煤礦開(kāi)采深度的增加,地應(yīng)力升高,再加上有些礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,造成了巷道淋水問(wèn)題。對(duì)于巷道頂板淋水情況,隨著時(shí)間的增長(zhǎng),不但會(huì)對(duì)煤礦回采工作面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響,而且會(huì)影響到巷道內(nèi)及頂板各支撐結(jié)構(gòu),使得井下作業(yè)環(huán)境持續(xù)惡化,影響工作效率,情況嚴(yán)重的甚至?xí){到井下工作人員的人身安全。

    1 地質(zhì)概況

    13東1~3石門(mén)運(yùn)輸大巷煤巖層走向平均120°,傾向平均210°,傾角20°~43°,平均31°,總體上由西向東逐漸增大。巖性主要以深灰色細(xì)、粉砂巖為主。13水平東運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷開(kāi)拓施工層位均在趙各莊灰?guī)r(K6)~唐山灰?guī)r(K3)之間。巖性主要以深灰色細(xì)、粉砂巖為主。該層段為礦井弱含水層,深部較淺部含水性有增強(qiáng)趨勢(shì),在14水平大巷施工過(guò)程中多處出現(xiàn)淋水現(xiàn)象,最大涌水量曾達(dá)0.36 m3/min。13東大巷距下部K3灰?guī)r15 m左右,距離奧灰法線距離70 m左右。

    2 開(kāi)采環(huán)境分析

    2.1 煤柱高應(yīng)力

    圖1是3232工作面開(kāi)采平面圖,工作面因構(gòu)造異常、斷層留有殘存煤柱,該煤柱包括2232與3232工作面局部棄采煤柱、3232工作面構(gòu)造異常區(qū)域煤柱,異常區(qū)域煤柱支承壓力出現(xiàn)疊加,應(yīng)力集中系數(shù)異常高,對(duì)該區(qū)域底板巖層的采動(dòng)破壞帶深度增大,導(dǎo)致大巷變形嚴(yán)重。

    2.2 構(gòu)造應(yīng)力導(dǎo)致底板巖層發(fā)生曲屈破壞

    在水平構(gòu)造應(yīng)力作用下,巷道底板巖層將承受軸向力的作用。當(dāng)?shù)装宄惺艿妮S向力超過(guò)其允許限度后,同樣會(huì)因底板巖層失穩(wěn)而引起曲屈破壞,發(fā)生嚴(yán)重底鼓、底板巖層破裂等嚴(yán)重后果。13水平東翼大巷底板存在厚度14 m左右的砂質(zhì)頁(yè)巖,該巖層在構(gòu)造應(yīng)力作用下容易發(fā)生曲屈破壞。

    2.3 構(gòu)造異常

    地質(zhì)儀探測(cè)顯示,在2石門(mén)以東大巷97 m北部可能有斷層發(fā)育。經(jīng)瑞利波探測(cè)在120~170 m范圍北側(cè)36~50 m深度存在地質(zhì)構(gòu)造異常。由于在12煤層底板發(fā)育4 m左右落差的正斷層,破壞了底板的完成性。

    因工作面具有上述較為特殊開(kāi)采條件,導(dǎo)致122煤層底板至大巷之間地應(yīng)力重新分布,大巷圍巖發(fā)生變化,裂隙發(fā)育;通過(guò)開(kāi)采機(jī)理、地質(zhì)條件分析,水壓、水質(zhì)分析,可以排除出水水源直接由奧灰水補(bǔ)給,但可能有間接滲透作用。

    3 結(jié)論

    (1)3392工作面由西向東推采,其開(kāi)采形成的超前支承壓力與側(cè)向支承壓力必然傳遞到12煤層上山煤柱區(qū)域,造成12煤層底板巖層經(jīng)受動(dòng)態(tài)應(yīng)力作用,而出現(xiàn)大巷變形與淋水現(xiàn)象。

    (2)地質(zhì)構(gòu)造異常加上大巷正處在砂巖含水層中,大巷接受順層水補(bǔ)給,從而引起13水平東1石門(mén)以西大巷所處層位的水量、水壓加大,導(dǎo)致大巷淋水。

    (3)大巷出現(xiàn)淋水的主要原因是高應(yīng)力場(chǎng)破壞了隔水層整體阻隔能力,特別是對(duì)大巷圍巖造成局部破壞與裂隙通道,局部隱伏構(gòu)造增加了奧灰水原始裂隙高度,形成突水優(yōu)勢(shì)體結(jié)構(gòu),大巷淋水屬于巖層水與奧灰水通過(guò)裂隙耦合補(bǔ)給造成的。

    參考文獻(xiàn)

    [1] 李海斌.煤礦巷道頂板淋水處理防治[J].能源與節(jié)能,2015(3):188-189.

    [2] 張農(nóng),李桂臣,許興亮.頂板軟弱夾層滲水泥化對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009(6):757-763.

    [3] 高瑞芳.泥化松軟滲水頂板巷道施工工藝[J].中國(guó)煤炭工業(yè),2015(3):62-63.

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