168-唐山矿深部开采覆岩离层与法向裂缝分布规律研究
唐山市古楼庄地裂缝成因机制分析
2期
王明格等 : 唐山市古楼庄地裂缝成因机制分析
[ 3]
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了重力异常和航磁异常资料的证实 , 并在卫星照片影像上反映出形迹十分清楚的线性构造。这一断裂带 是我国东部重要的活动构造体系 - - 新华夏系之一部分, 曾连续发生渤海、 唐山、 丰润等地震。仅在唐山断 裂带区 , 1976 年至 1991 年的 15年中, M % 4 . 5 级地震 49 次。 2004 年至今就有 3 . 6 级以下地震 36 次之多, 这说明这一断裂带当前正处于活动期。由区域大地构造特征推知该区地应力场 , 既有水平挤压应力 , 又有因 上地幔物质运动造成的垂向应力, 这样的构造应力作用的场区 , 发生深部断裂蠕动, 引发地表地裂缝符合推 理。 3 . 2 . 2 历史地裂缝分析 近期, 该断裂活动区内曾发生过多次地面裂缝。 1975 年唐山矿 & 号断层曾发生蠕滑, 使地表出现多条 [ 4] 裂缝, 均为 NE 40 , 形成塌陷坑切断公路 。 1975 年唐山西北井粮库曾出现 NE 向地裂缝一条。 1976 年 7 月 28日唐山大地震时和地震后 , 唐山市区及周围县区均出现大量大小不同的地裂缝, 其中较大的一条是胜 利路到望马台地裂缝。 古楼庄地裂缝展布方向与唐山断裂带走向及唐山大地震前后出现的地裂缝走向大致相同。 3 . 2 . 3 断裂构造分析 古楼庄地 裂缝 与唐山 断裂 带走向一致 , 处于唐山断裂带向 北东延 伸的 方向上。据已 有资 料 , 位于唐山断裂带在浅部分成 东西两支, 东支的唐山矿 F5断层 在古楼庄地裂 缝发育区 地表或 地下浅 部并 无存在 迹象。古楼 庄及赵庄一线 较深地下 可能存 在隐伏断裂 , 这一隐伏断裂为唐 山断裂带东支唐山矿 F5 断裂向 北之延 伸。经 研究 确定其 存在 的依据有 3 : ( 1) 氡气测 量对比 在已知地 下没 有断裂 存在的 赵各庄矿西部 西白道子 村北采 空塌陷裂缝部 位及古楼 庄地裂 缝发育的部位 分别进行 氡气异
开滦矿区唐山矿构造特征及成因演化
开滦矿区唐山矿构造特征及成因演化唐鑫;朱炎铭;赵少磊;史乾【摘要】开滦矿区唐山矿位于开平向斜北西翼，隶属燕山南麓赋煤构造带，由北向南依次发育 FI、FII、FIII、FIV、FV主断层，地质构造复杂，控制了井田构造格局。
基于钻孔和矿井地质资料，以构造规律解析为基础，结合平衡剖面技术，探讨了唐山矿现今构造特征及构造演化期次。
研究结果显示：唐山矿主体构造形成于燕山期NW–SE向的挤压应力作用，动力来源为库拉–太平洋板块与欧亚大陆的相互挤压作用；喜马拉雅期，由于库拉–太平洋板块淹没于欧亚大陆之下，唐山矿受到NW–SE 向的拉张应力作用，形成了一系列小型正断层，并导致 FI逆断层发生构造反转而变为正断层；利用平衡剖面技术恢复了唐山矿构造演化过程，得到唐山矿地层缩短率为27.3%。
%Located in the northern west wing of Kaiping syncline, Tangshan mine belongs to the south coal struc-tural belt of Yanshan. In Tangshan mine field the main faults FI,FII,FIII,FIV and FV were developed from north to south, and the geological structure is complex. It also controls the mine tectonic framework. Based on the structure rule, combined with balanced section technique,the paper mainly discusses the current tectonic characteristics and tectonic evolution stage of Tangshan mine on the basis of the drilling and mine geological data. The research find-ings show:(1) The main structure of Tangshan mine has been affected by the NW-SE extrusion stress of Yansha-nian, and the power source has been the compression of Kula Pacific plate and Eurasia. During Kula Himalayan period, because of the Pacific plate submerged beneath the Eurasia, in Tangshan mine effected by the NW-SE ten-sile stress, a series ofsmall faults were formed and led to FI thrust tectonic inversion phenomenon turned into a normal fault. (2) This paper restores the tectonic evolution process of Tangshan mine by balanced section technique and acquires 27.3%shortening rate of Tangshan mine strata.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P1-6)【关键词】唐山矿;构造特征;平衡剖面;成因演化【作者】唐鑫;朱炎铭;赵少磊;史乾【作者单位】中国矿业大学资源学院，江苏徐州221008;中国矿业大学资源学院，江苏徐州 221008; 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室，江苏徐州 221008;中国矿业大学资源学院，江苏徐州 221008;陕西煤业化工技术研究院，陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】P618.11唐山矿作为开滦集团的主力开采井田之一，受静态特征和现今构造面貌影响，导致其地质构造变形复杂，井田断层多。
老空区下煤炭资源开采覆岩导水裂隙发育规律数值模拟
老空区下煤炭资源开采覆岩导水裂隙发育规律数值模拟老空区是煤炭资源丰富的地区之一，其中的下煤炭资源开采对于煤炭工业的发展具有重要意义。
随着煤炭资源的逐渐消耗和对煤矿开采深度的不断加大，裂隙水引起的地质灾害问题日益突出。
为了有效地解决下煤炭资源开采中的覆岩导水裂隙发育问题，需要对其规律进行深入的研究和模拟分析。
1. 覆岩导水裂隙的形成：在煤炭资源开采过程中，深部岩层受到矿山开采活动的影响，导致裂隙的产生和扩展。
覆岩导水裂隙是指顶板和底板上的天然裂隙或开采后形成的裂隙，是地下水体直接或间接进入煤层采空区的通道。
2. 裂隙发育规律：裂隙的发育受到地质构造、岩性特征、地应力状态等多种因素的影响。
覆岩导水裂隙的形成规律和发育规律是非常复杂的，并且在不同的矿区、不同的煤炭开采条件下表现出不同的特点。
二、数值模拟分析为了深入研究下煤炭资源开采覆岩导水裂隙发育规律，可以采用数值模拟的方法进行分析。
数值模拟是通过运用数学和计算机技术，将地下水-煤层-覆岩系统的复杂地质过程进行数值表达和模拟，从而揭示煤炭资源开采中裂隙发育规律的内在机理。
1. 建立数值模型：首先需要对煤炭资源开采区域的地质条件、煤层结构、地下水流动状况等进行详细的调查和研究，建立准确的地质模型。
然后，将地下水-煤层-覆岩系统的地质条件和流动特征转化为数学方程和计算模型，构建数值模型。
2. 模拟分析过程：利用专业的数值模拟软件，将地下水流动和裂隙发育过程进行数值计算模拟。
通过对裂隙发育规律进行数值模拟，可以得到不同开采条件下地下水流动路径、水压分布、裂隙扩展范围等关键参数，为煤炭资源开采提供科学依据和技术支持。
3. 模拟结果分析：根据数值模拟的结果，可以分析不同开采条件下覆岩导水裂隙发育规律的差异性和规律性，揭示裂隙发育的影响因素和机制，为制定科学的煤炭资源开采方案和防治覆岩导水裂隙灾害措施提供科学依据。
三、研究意义和发展前景通过对下煤炭资源开采覆岩导水裂隙发育规律的数值模拟研究，可以为煤炭资源开采活动的环境保护和生产安全提供科学依据和技术支撑，有重要的研究意义和应用价值。
老空区下煤炭资源开采覆岩导水裂隙发育规律数值模拟
老空区下煤炭资源开采覆岩导水裂隙发育规律数值模拟
煤炭资源开采是我国经济发展的重要支撑，然而在煤炭开采过程中，覆岩导水裂隙的
发育往往会引发水害问题，对矿井安全和煤炭资源的开采造成严重影响。
研究覆岩导水裂
隙的发育规律对于确保矿井安全、提高煤炭开采效率具有重要意义。
覆岩导水裂隙的发育规律受到多种因素的影响，包括地质条件、开采方式、开采工艺等。
进行数值模拟研究，可以对覆岩导水裂隙的发育规律进行深入分析和预测，为矿井安
全管理和煤炭资源开采提供科学依据。
基于前人的研究成果，我们可以建立覆岩导水裂隙的数值模拟模型。
该模型主要包括
地层模型、岩体模型、开采模型和水流模型等组成部分。
地层模型根据实际地质调查资料
构建，岩体模型采用超越弹性模型描述岩体的力学性质，开采模型包括开采采场、工作面、支护等开采要素，水流模型根据流体力学原理建立。
进行数值模拟实验，模拟开采过程中覆岩导水裂隙的发育情况。
通过对模型中各个部
分的数值计算，可以得到不同开采条件下覆岩导水裂隙的演化过程。
可以考虑不同参数对
覆岩导水裂隙发育的影响，如地质条件、开采速度、采场尺寸等，进行敏感性分析，进一
步揭示其发育规律。
通过以上研究，我们可以深入了解覆岩导水裂隙的发育规律，为矿井管理和煤炭开采
提供科学依据。
在研究过程中可以发现存在的问题和不足，为进一步改善和优化数值模拟
模型提供指导。
综采工作面覆岩破断规律试验及高位钻孔参数优化
综采工作面覆岩破断规律试验及高位钻孔参数优化陈爱和【摘要】根据祁东煤矿6135工作面开采工程条件,运用相似材料模拟实验方法,对上覆岩层随工作面推进时的破断规律进行研究,结合经验公式和相似模拟结果综合判定了工作面上覆岩层垮落带高度范围为0~7.1 m,断裂带高度范围为7.1~30.1 m；采用FLAC3D数值模拟软件模拟得出覆岩裂隙发育区角度范围,为优化高位钻孔布置参数提供了可靠的依据。
%In this paper, study was made on the rupturing law of the overburden strata with the working face advance by using the similar material simulation method according to mining conditions of 6135 fully mechanized coal face in Qidong Coal Mine. It was concluded by the comprehensive judgment according to the empirical formula and similar simulation results that the height range of the caving zone of overburden strata was about 0~7. 1 m and that of the ruptured zone was about 7. 1~30. 1 m; with FLAC3D simulation software, the angle range of the fracture development zone of the overburden strata was obtained, which provided reliable data for the optimization of high-level borehole layout parameters.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P47-50,55)【关键词】覆岩破断;楔形裂隙发育区;高位钻孔;参数优化【作者】陈爱和【作者单位】安徽恒源煤电股份有限公司，安徽宿州234000【正文语种】中文【中图分类】TD325;TD712+.6瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害治理与利用的主要措施之一,若能在采煤之前和采煤过程中,将瓦斯从煤层中抽出并加以利用,既可消除矿井瓦斯突出灾害,又可充分利用资源[1]。
采动覆岩裂隙分布及其空隙率特征
的拱形结构，利用能量法的稳定准则给出了离层的 挠曲值；宋振骐[5]、姜福兴等[6-7]、尹增德[8]等对不 同岩性的顶板进行分类和力学计算，从工程的角度 对覆岩的运动进行控制，通过注水实测等手段给出 了裂隙发育高度的采冒比和采裂比；李向阳等[9]采 用数值模拟和相似模拟对采空区覆岩变形规律做了 对比研究；程久龙等[10]利用测地雷达技术进行了探 测地下采空区的研究，较好地反映了采空区的空间 分布。
1前言
采空区覆岩裂隙的产生和扩展都是与采动影响 下岩层运动分不开的。通过探讨覆岩下沉规律来研 究裂隙分布，进而分析采空区空隙渗透特性，为研 究采场瓦斯运移规律及瓦斯综合治理提供重要参 量。
在已有的成果中，钱鸣高[1]、许家林[2]、李树 刚[3]等在关键层理论指导下，运用模型试验、图像 分析、离散元模拟等方法对覆岩采动裂隙分布特征 进行了研究和量化分析，提出了关键层破断的岩层 下沉拟合公式和采动裂隙分布的主要规律；于广 明、苏仲杰等[4]从力学和结构角度描述了裂隙区域
第 32 卷第 2 期 2011 年 2 月
文章编号：1000－7598 (2011) 02－0533－04
岩土力学 Rock and Soil Mechanics
Vol.32 No.2 Feb. 2011
采动覆岩裂隙分布及其空隙率特征
宋颜金，程国强，郭惟嘉
（山东科技大学 矿山灾害预防控制教育部重点试验室，山东 青岛 266510）
唐山大地震及构造描述
唐山地震的发震构造以往在唐山地震极震区附近尚未发现区域性大断裂，历史上也未记载有大地震发生，因而过去把该区列为地震危险性较小的地区。
这次在这里发生了7．8级地震，是很多地震地质工作者没有预料到的。
震后的地表地质和深部探测工作所取得的一些信息，对回答唐山地震的发生提供了一定的依据。
通过这些资料研究唐山地震的发震构造，对于预报未来可能发生的强震是有意义的。
唐山地震的发生有其具体的深浅部地震地质条件，除了一些区域性地质和地震背景外，对京津唐地区来说，还应该强调构造的复杂性和强烈的差异活动性。
本区基底破碎，由前震旦系组成，它被多组断裂切割，并一直控制和影响着盖层构造的形成和变形。
多组断裂形成的复杂结点，使其易于形成多点源的应力集中。
新生代以来，断块之间发生差异运动，其幅度高达10000米以上，次级断块之间的差异运动多数也在5000--8000米。
此外，这一地区在深部构造上又处于儿个界面变化梯度大的地带，强烈的差异运动提供了孕育强震的条件。
根据地表地质研究，北部燕山隆起与华北平原拗陷相接处存在一个唐山菱形块体(虢顺民等，1977；李志义等，1979)，它的四周被断裂所围限，块体中央存在着一条北东走向的断裂带，唐山地震就发生在这个断裂的深处。
可见，深部构造与此也有明显的对应关系。
下面着重对唐山及其周围地区的深浅部断裂展布、活动性以及发震构造进行讨论。
一、唐山地区的断裂及其新活动假若我们剥掉新生代的地层，就可以清楚地看到，唐山地区主要发育有三组浅层活动性断裂(图3．27)，即北东向的宁河一昌黎断裂、丰台一野鸡坨断裂、唐山断裂带，北西向的滦县一乐亭断裂、蓟运河断裂和东西向的丰台一丰南断裂。
它们有的是前古生代形成的，有的是古生代形成的，但中、新生代普遍强烈活动。
关于这些浅层断裂向深部的延伸情况，由于该区已完成的人工地震测深剖面的线距较稀，因此尚不能做详细的分析。
就已取得的深部资料来看，深浅部的一些主要断裂一般符合较好。
长壁开采老采空区覆岩裂隙分布规律实验研究
ｌ９ － ３
２５ ．３
Ｏ５ ．５
１ｌ ． Ｏ
４． ５５
１６８ ｏ． ５
Ｏ３ ＿３
０３ ．０
配 比， 计算好 的各层材料用料量 ， 把石灰 、 石膏 、 子及水分 别用 沙 台秤 、 天平秤好 ， 沙子 、 石灰 、 石膏放在一起搅拌 ， 但石膏要在石灰 上面， 放人称好 的水 中， 并搅拌均匀。 然后进行装架。 按照模拟原
砂岩 砂纸泥岩 细粒砂岩 砂质泥岩
泥 岩
１ ．２ ４６ １ ．８ ４２ ７５ ． ２ ． ３９
１ ．ｌ ６３
２５ ．２ ２５ ．３ ２５ ．８ ２５ ． ４
２５ ．
０７ ．０ ０６ ．４ ０７ ．４ Ｏ８ ．１
１１ ．７
１７２ ２． ９． ５３ ｌ３４ １． ７． ６１
科 之 学 友
Ｆｎｆｉｅｍｅｓ ｒｄ ｅ ａ ｒ ｉ２（） ｏ－ ，３国 Ｅ
长壁开采老 采空区覆岩裂 隙分布规律 实验研 究
张利 民，李王坤
（ 太原理工大 学水利科学与工程 学院，山 西 太原 ００２） ３ ４ ０
摘 要 ：文章运 用相似材料模拟 实验的方法 ， 针对青银 国道主干线山西省 离石 ～军渡段
型的岩层 次序 自下 而上按分层厚 度分层铺料 、 捣实 ， 在两种 岩层 交界处撒少许 云母粉 以形成层 面结构 ， 模拟层 面效应 ； 通过铺料 过程 中的人为切割使岩层形成弱面 ， 以反映节理裂 隙的影响。模 型制成后 ， 在室温下 自然风干 ， 然后进行煤层 的开挖与裂 隙的观
测 记 录 。 图 １ 见 。
Ｔｈ ｄ ｉ ｍ ｓ Ｆ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ Ｅｌ ｃ ｒｃ Ｂｒ ｓ ｓ Ｐｌ ｔ ｄ ｅ Ｃａ ｍ ｕ ｉ ｒ ｇ ｌ ｉ ｈ ｅ ｔ ｉ ｕ ｈ ｉ ａ ｅ ｅ
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唐山矿深部开采覆岩离层与法向裂缝分布规律研究戴华阳1,邓智毅1,2,阎跃观1,郭俊廷1,廖孟光1(1.中国矿业大学(北京),北京100083;2.开滦(集团)有限责任公司,河北唐山063018)[摘 要] 采用数值模拟与概率积分相结合的方法,对唐山矿铁二采区T 2291工作面开采进行了模拟,将覆岩裂缝按层间和法向两个方向分别研究,综合确定该工作面回采后覆岩裂缝分布范围。
与数字式全景钻孔摄像实测的对比结果表明,模拟与实测结果相吻合,可以采用该方法确定覆岩裂缝的分布范围。
[关键词] 深部开采;离层;法向裂缝;分布规律;钻孔摄像[中图分类号]T D 325 [文献标识码]A [文章编号]1006-6225(2011)02-0008-04R u l e o f N o r m a l F i s s u r e D i s t r i b u t i o na n dS t r a t aS e p a r a t i o ni nD e e pMi n i n g o f T a n g s h a nC o l l i e r yD A I H u a -y a n g 1,D E N GZ h i -y i 1,2,Y A NY u e -g u a n 1,G U OJ u n -t i n g 1,L I A OM e n g -g u a n g1(1.C h i n a U n i v e r s i t y o f M i n i n g ＆T e c h n o l o g y (B e i j i n g ),B e i j i n g 100083,C h i n a ;2.K a i l u n G r o u pC o .,L t d ,T a n g s h a n 063018,C h i n a )A b s t r a c t :A p p l y i n g c o m b i n e d m e t h o do f n u m e r i c a l s i m u l a t i o n a n d p r o b a b i l i t y i n t e g r a l ,f i s s u r e s d i s t r i b u t i o nr a n g e i n o v e r l y i n g s t r a t a o -v e r T 2291m i n i n g f a c e o f 2n dm i n i n g a r e a o f T a n g s h a nC o l l i e r y w a s s i m u l a t e d f r o m h o r i z o n t a l a n d v e r t i c a l d i r e c t i o n .C o m p a r e d w i t ht h er e s u l t f r o m b o r e h o l ec a m e r a ,t h e s i m u l a t i o nr e s u l t w a s f i t f o r o b s e r v a t i o n r e s u l t .T h e m e t h o d c o u l db e u s e d t o o b t a i n f i s s u r e r a n g e o f o -v e r l y i n g s t r a t a .K e yw o r d s :d e e pm i n i n g ;s t r a t a s e p a r a t i o n ;n o r m a l f i s s u r e ;d i s t r i b u t i o nr u l e ;b o r e h o l e c a m e r a[收稿日期]2010-11-04[基金项目]国土资源部公益性行业科研项目(200911036)[作者简介]戴华阳(1964-),男,湖南湘阴人,教授、博士生导师。
从事开采沉陷与“三下”采煤、变形监测方面的教学和研究工作。
采动引起的覆岩移动破坏是一个复杂的问题,覆岩裂缝按其在空间的展布形态可分为离层和法向裂缝。
近几十年来,国内外众多学者主要研究了离层的分布规律[1-4],对法向裂缝的分布规律研究较少。
本文通过模拟各岩层在竖向的位移差和概率积分法模型预计各岩层的水平变形结果,分别确定了离层和法向裂缝的分布范围。
1 工作面地质概况T 2291工作面位于矿井12水平铁二采区,平均采深636m ,走向长1062m ,倾向长138m 。
开采9煤层,平均厚10.0m ,平均倾角12°。
T 2291工作面基本顶为灰色细砂岩,厚度约14.5m ;直接顶为灰色砂质泥岩,厚度约4m ;伪顶为灰色泥岩,厚度约0.5m ;直接底为深灰色泥岩,厚约4.5m ;老底为深灰色砂质泥岩,厚度2.0m 。
2 模型建立及参数选取离散元法特别适用于节理岩体的应力分析,在隧道工程、采矿工程以及边坡工程等方面都有一定的应用研究,本次数值模拟研究采用离散元软件2D -B l o c k 进行模拟研究。
2.1 数值模型建立以唐山矿铁二采区T 2291工作面倾向剖面为原型,从上到下简化为11层,如图1(a )所示。
建立沿倾向剖面数值计算模型设计图,模型长度为1400m ,高度为813m 。
如图1(b )所示。
模型底部边界固定;水平方向上左右两侧施加水平位移约束;顶部为自由边界。
2.2 模型材料力学参数选取根据岩石力学实验结果,本次模拟岩土体物理力学参数及块体尺寸见表1。
3 T 2291工作面开采后覆岩裂缝带分布规律3.1 法向裂缝分布规律研究利用唐山矿实测地表移动参数确定了T 2291工作面各岩层移动变形的预计参数,并预计了各岩层水平变形值。
脆性岩石的抗拉伸变形小于3%,塑性岩石的抗拉伸变形小于5%[5],因此,近似取所界定的塑性岩石极限变形的1/6(9m m /m )作为岩体的抗拉第16卷第2期(总第99期)2011年4月煤 矿 开 采C o a l m i n i n g T e c h n o l o g y V o 1.16N o .2(S e r i e s N o .99)A p r i l 2011DOI :10.13532/j .cn ki .cn11-3677/td .2011.02.006(a ) (b )图1 T 2291工作面倾向剖面数值计算模型表1 计算模型岩性参数及块体划分尺寸岩 性平均厚度/m 密度/(k g ·m -3)块体尺寸a /m b /m 内摩擦角/(°)黏聚力/M P a 法向刚度系数/(109N ·m -2)切向刚度系数/(1010N ·m -2)松散层11414702010170.010.10.04炭质泥岩29220020102921.90.3粉砂岩5426002010323.475.42.3细砂岩13025302010323.475.42中砂岩10024302010272.724.82粗砂岩10224252010253.274.82中砂岩662430157.5272.724.825煤21400210291.81.90.2细砂岩502530105253.274.829煤1014001010291.81.90.2炭质泥岩15622004020291.01.90.3伸变形临界值,法向裂缝区左右两侧边界及各岩层水平变形的预计结果如图2所示(图中单位:m )。
图2 法向裂缝分布边界模拟结果显示,工作面回采后,覆岩向采空区一侧移动过程中产生的裂缝,除垮落带外,法向裂缝尺寸相近的位置连接起来近似呈“U ”形分布,垮落带上方一定范围内和覆岩最大水平变形值处法向裂缝的开裂尺寸较大。
3.2 层间裂缝分布规律研究依据塑性岩层抗拉伸变形临界值的1/10(5m m )作为判断模拟岩层剖分层之间是否发生离层的依据,图3为离层分布形态及岩层剖分层竖直方向位移差曲线。
图3 离层分布形态及岩层剖分层竖直方向位移差曲线模拟结果可知,离层在水平方向的延展长度以采空区中心法向方向对称,离层量从垮落带上方的最大值向上逐渐变小,在水平方向的延展尺寸由采空区向上逐渐变小,且离层向上发展到离煤层约200m (采厚的20倍)处消失,离层在水平方向的延展尺寸小于采空区尺寸。
3.3 裂缝综合形态研究由以上覆岩法向裂缝和层间裂缝发育规律及其分布范围得到了T 2291工作面上方裂缝带分布的综合影响范围图,如图4所示(图中单位:m )。
根据覆岩内部水平拉伸变形的大小,把裂缝带分为:严重破裂区、微小破裂区和重新闭合区。
严戴华阳等:唐山矿深部开采覆岩离层与法向裂缝分布规律研究2011年第2期图4 T 2291工作面覆岩裂缝综合形态结果重破裂区的特点是覆岩法向裂缝发育较其他分区充分、离层发育情况一般;微小破裂区的特点是法向裂缝发育一般、离层发育较好;重新闭合区由于法向裂缝和离层动态发育过程中又重新闭合。
因此,除垮落带上方一定范围的岩层外,具有法向裂缝和离层发育不太充分的特点。
由模拟结果可得裂缝带高度为246.5m ,约为采厚的25倍。
4 钻孔摄像实测裂缝高度与数值模拟对比分析4.1 T 2291数字式全景摄像钻孔平面位置观测钻孔布设在T 2291工作面中部,钻孔距开切眼350m ,与回风巷的距离是69m ,与运输巷的距离是69m ,位置关系如图5所示。
图5 观测钻孔布置平面4.2 实测与模拟结果对比分析图6(图中单位:m )为T 2291工作面开采前、后2次钻孔摄像的实测结果示意,由图可知,T 2291工作面数字式全景钻孔摄像观测范围为:采前位于9煤上方231.0～445.4m ,采后观测范围位于9煤上方106.3～471.7m 。
此处还涉及上、下两层煤层的相互影响问题,而且5煤开采时没有进行裂缝带观测。
因此,需要首先对5煤开采裂缝带高度做出评估。
通常情况下,裂缝带的发育高度一般为采厚的9～28倍[6],取煤层采厚的25倍作为裂缝带的理论发育高度,图6 T 2291工作面开采前、后钻孔摄像观测对比得到5煤裂缝带高度估值为50m ,5煤开采前钻孔摄像观测距5煤最近距离为171m ,远大于5煤采后裂缝带理论发育高度,因此,采前观测范围内覆岩裂隙均为原生裂隙。
由位于9煤T 2291工作面上方235m (图7)、238.8～243.15m (图8)处钻孔摄像观测在该工作面开采前、后的对比可知,T 2291工作面开采前2个观测位置均有原生裂隙,采后原生裂隙进一步扩大且产生新的裂缝;该工作面上方253～445.4m (图9～图10)观测范围内,开采前、后钻孔摄像实测结果对比表明,原生裂隙进一步扩大,但并未产生采动裂缝。