我国厚及特厚煤层高强度开采导水裂缝带发育高度区域分布规律

作     者：张玉军 申晨辉 张志巍 李友伟 ZHANG Yujun;SHEN Chenhui;ZHANG Zhiwei;LI Youwei

作者机构：天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2022年第50卷第5期

页      面：38-48页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学面上资助项目(52174079,51874177) 天地科技创新创业基金资助项目(KJ-2021-KCMS-03) 

主　　题：厚及特厚煤层 高强度开采 导水裂缝带 区域分布 导水裂缝带高度 

摘      要：收集了国内厚及特厚煤层综放和大采高综采条件下导水裂缝带高度实测数据,共计179组,其中坚硬覆岩51组,中硬覆岩100组,软弱覆岩28组。在此基础上按照我国14大煤炭基地分布分别列出了不同覆岩类型条件下的导水裂缝带高度和裂采比的范围,绘制了我国煤矿导水裂缝带高度分布图,以此数据为基础回归了导水裂缝带高度(简称“裂高)预计公式,并重点分析了3个典型矿区导水裂缝带高度分布特征和主要影响因素,以及实测导水裂缝带高度数据之间存在较大差异性的原因,取得以下研究成果:从全国区域来看,实测平均裂采比随着岩性由软弱、中硬到坚硬依次递增,坚硬覆岩的平均裂高分别是中硬覆岩和软弱覆岩的1.52倍和2.29倍,中硬覆岩平均裂高是软弱覆岩的1.5倍;不同覆岩岩性的导水裂缝带高度都随着采厚的增加而增加,且坚硬覆岩条件下增加的速率明显要高于中硬和软弱覆岩;裂采比则随着采厚的增加而降低,且减小速率随着采厚达到一定厚度有趋于稳定的趋势。黄陇基地永陇-彬长矿区属于中硬覆岩类型,导水裂缝带高度和裂采比明显高于我国东部矿区,工作面长度大于170 m时导水裂缝带发育高度受工作面长度影响较大,其高度及裂采比随着工作面长度增加,呈增高增大趋势。蒙东(东北)基地扎赉诺尔矿区属于极软弱类覆岩,针对该类型覆岩条件,依据导水裂缝带发育高度长期实践数据,最小裂采比仅为5,采厚达到16 m时仅为全国软弱覆岩平均裂采比的68%,并提出采用趋势分析方法来预计极软弱覆岩条件下的导水裂缝带发育高度。神东基地浅埋矿区具有埋深浅、基岩薄、土层厚、高强度开采的特点,实测获得的导水裂缝带高度差异性极大,裂采比集中在19~28,最大达到35,明显高于全国尤其是东部矿区中硬覆岩条件的裂采比;但是部分矿井由于厚层红土层赋存对导水裂缝带发育具有明显抑制作用,实测裂采比7.16~7.78,较类似软弱顶板条件下开采裂采比仍降低了15%~53%。由实测数据回归得到的导水裂缝带预计公式具有较好的适用性,可为全国不同覆岩类型条件下厚及特厚煤层高强度开采导水裂缝带高度计算提供依据。