工作面顶板安全状况钻孔窥测分析.pdf

收稿日期:基金项目:国家自然科学基金资助()河北省教育厅科学技术研究项目资助()作者简介:胡颖栋()男山西大同人工程师从事煤矿安全管理工作:./.工作面顶板安全状况钻孔窥测分析胡颖栋张玖莘张 帆赵 琪(.山西潞安矿业(集团)有限责任公司 古城煤矿山西 长治.华北科技学院北京.沈阳焦煤股份有限公司 西马煤矿辽宁 沈阳)摘 要:文章采用钻孔窥测的方法分析某工作面顶板状况 首先根据实验和研究目的选择了合理的实验设备 钻孔窥视仪 根据现场施工和设备观测的需要设计观测测点布置方案并规范整个观测流程 通过对工作面胶带巷道相隔 的临近面轨顺顶板岩层的深部钻孔窥视并对钻孔展开图进行分析得出某工作面顶板较坚硬但是竖向裂隙较发育围岩垂直应力明显大于水平应力 顶板在 范围内的破碎状态严重在 后顶板的破碎状况逐渐减小关键词:覆岩窥测顶板破碎钻孔窥测裂隙破坏中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.().):.:在巷道支护中顶板和两帮的围岩塑性区对支护参数和支护方案的选择影响非常明显如果支护深度小于塑性区范围那么支护效果将大打折扣可见在巷道选择支护参数时塑性区对支护效果意义重大 为掌握某工作面顶板状况在巷道掘支前分析其顶板状况 但由于巷道施工和井下生产的复杂性采用理论计算和数值模拟等方法确定巷道围岩塑性区的精度都不是很高采用现场实测的方法是精度最高的 本文的现场实测方法采用的是钻孔窥视在屏幕上即可看到孔壁、孔底的情况 测试仪器在现场应用过程中选择的观测仪器是 钻孔窥视仪如图 所示 该仪器由探头、探杆、控制器、电源(本安型电源)、显示器 部分组成 在探头处可以实时调节孔内亮度实现精细化分析根据不同的探测任务和探测目的进行选择探杆的长度显示器上可以看到煤壁的破碎和完整状态同时显示出此时探头的深度 该钻孔窥视仪的工作流程和原理如图 所示试试验验研研究究 第第 卷卷 第第 期期 年年 月月 测点布置及窥视在临近工作面轨道巷内施工钻孔可掌握 煤的顶板岩层概况 在临近工作面轨道巷内总共施工 个窥视孔具体施工位置:窥视孔:距离临近工作面轨道巷与辅运下山交叉 处巷道中部目的是探明工作面近处的顶板岩层概况窥视孔深度约为 .窥视孔:距离外切眼 处巷道中部目的是探明工作面深处的顶板岩层概况窥视孔深度约为 .位置详情如图 所示图 钻孔窥视仪图 电子窥视仪结构框图图 顶板窥视孔布置示意(单位:)年 月 日至 年 月 日在临近工作面轨顺两个具有不同特征的位置分别向顶板垂直钻孔进行了窥视在钻孔观测过程中实时记录重点区域的观测成果根据煤壁的破碎情况选择观测速度和观测角度并对整个观测过程的实时状态进行录像记录钻孔内影响资料为后续对比分析提供基础数据也能对应分析煤顶板结构分布及破坏情况掌握采掘过程中顶板的动态变化过程 窥视结果及分析.窥视孔 顶板窥视分析在鑫源煤矿井下临近工作面轨顺巷道中进行了钻孔结构观察 在观测过程中记录下了顶板的破碎状况为使得结果的直观性对窥测结果中具有代表性的位置进行截图 窥测孔 观测结果如图 所示截取了不同深度的煤顶板裂隙和节理分布特征和形状图 窥视孔 部分深孔窥视围岩裂隙结果 从观测结果可以看出在距离临近工作面轨道巷与辅运下山交叉 处巷道顶板中部顶板岩层内未出现明显的破碎带仅在深度为 范围内局部出现节理和裂隙等结构且节理多为竖向节理岩层与岩层的交界面上无明显的离层现象 窥视孔 观测表明距离工作面胶带巷开口较近的巷段顶板岩层强度和完整性较好.窥视孔 顶板窥视分析窥视孔 的观测结果如图 所示可直观地反映出煤岩体中节理、层理、裂隙等结构面的分布特征与状况及现有巷道顶板的实际情况 从窥视孔 的观测结果可以看出在某工作面距离外切眼 处的临近工作面轨顺巷道中顶板内破碎严重存在大量的破坏节理和裂隙由于破碎的严重也使得岩层间的离层变得不明显造成离层小的原因主要是破碎充填和岩层不联系破碎衔接还可以发现在窥视范围小于 时节理和裂隙发育非常明显由于顶板的破碎使得顶板的强度大大降低在做支护设计和支护方案时必须着重考虑裂隙和节理的影响(下转第 页)第 期 胡颖栋等:工作面顶板安全状况钻孔窥测分析 及支护控制数值模拟研究.山东科技大学学报(自然科学版)():.谢和平彭瑞东鞠 杨.岩石变形破坏过程中的能量耗散分析.岩石力学与工程学报():.叶 琴.岩石变形破坏过程中的能量耗散分析.广东化工():.本期编辑:路 方(上接第 页)在大于 后的钻孔中节理和裂隙逐渐减小但也时有裂隙和节理的存在在生产中不断进行观察掌握顶板裂隙发育情况保障生产安全图 窥视孔 部分深孔窥视围岩裂隙结果 结 语通过对某工作面胶带巷道相隔 的临近工作面轨顺顶板岩层的深部钻孔窥视并对两个钻孔展开图进行分析得出以下结论:)某工作面顶板较坚硬但是竖向裂隙较发育围岩垂直应力明显大于水平应力)顶板在 范围内的破碎状态严重在 后顶板的破碎状况逐渐减小参考文献:赵鹏翔刘李东李树刚等.煤层倾角对仰斜综采工作面覆岩压实区演化规律的影响.煤炭科学技术():.高永格张 强牛 矗等.沿空留巷顶板覆岩二次采动裂隙实测分析.煤炭科学技术:():.徐 刚王云龙张天军等.厚煤层采动覆岩裂隙分布特征及卸压瓦斯抽采技术.煤矿安全():.李星亮.覆岩结构类型与开采覆岩损害特征分析.煤():.王宏志.地面窥视钻孔采动破坏机理及覆岩活动规律反演研究.北京:中国矿业大学.双海清.缓倾斜煤层采动卸压瓦斯储运优势通道演化机理及应用.西安:西安科技大学.李正虎.张家峁煤矿含泥岩夹矸 ()煤巷变形破坏规律及支护研究.西安:西安科技大学.张辉.采动过程围岩宏细观裂隙场量化模型与演化规律.北京:中国矿业大学.郝传波张帅帅肖福坤等.应用地质雷达和钻孔窥视研究顶板裂隙分布规律.中国矿业():.本期编辑:路 方第 期 秦绍楠:基于能量耗散理论的深部巷道支护方案优化研究