第44卷第5期 2017年10月
矿业安全与环保
MINING SAFETY & ENVIRONMENTAL PROTECTION
Vol. 44 No. 5 Oct. 2017
刘启蒙，李鹏飞，张缓缓，等.损伤变量在煤层底板开采破坏深度计算中的应用J].矿业安全与环保，2017,44(5）;59-63
文章编号：10084495(2017)05005905 技术经验
损伤变量在煤层底板开采破坏深度计算中的应用
刘启蒙，李鹏飞，张缓缓，陈秀艳
（安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南232001）
摘要：针对煤层底板破坏深度的计算很少考虑实际存在的采动损伤的现状，以某矿A组煤开采为背量，提出一种基于数值模拟与理论计算的底板岩层损伤变量，进而确定底板破坏深度的方法。通过在该矿工作面巷道特定位置施工并下钻孔，采用并行电法探测技术验证该方法的有效性。结果表明：底板应力在推进至断层附近时达到峰值19.70MPa，底板岩层等效损伤变量D=0.79；基于损伤变量计算得出的底板岩层的最大破坏深度为20.27m，对比并下实测结果，其准确率达到93.32%。研究结果为快速准确地确定底板采动破坏深度提供了一个新思路。
关键词：采动损伤；FLAC3P；并行电法；煤层底板；破坏深度；损伤变量
中图分类号：TD327
文献标志码：B
网络出版时间：2017-10-0916：42
网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/50.1062.TD.20171009.1642.032.html
Application of Damage Variable in Floor Failure Depth Calculation during Coal Mining
LIU Qimeng, LI Pengfei, ZHANG Huanhuan, CHEN Xiuyan
(School of Earth and Enzironmen, Anhai Unirersily of Science and Technology, Huainan 232001 , China)
Abstract : In the calculation of the floor failure depth, the existing mining damage is rarely considered. In this paper, by taking the mining of Group A coal seams in a certain mine as the background, the floor damage variable based on the numerical simulation and theoretical caleulation was proposed, and then the method for determining the floor failure depth was put forvard. Holes were drilled at the specific location of the working face roadway , the validity of this method was then verified with the parallel eleetric method. The results showed that the floor stress reached the peak of 19. 70 MPa near the fault and the equivalent damage variable of the floor rock was D' = 0. 79 ; the maximum floor failure depth that was caleulated according to the damage variable was 20. 27 m, compared with the underground measured results, its accuracy reached 93. 32% . The research result provided a new idea for rapidly and aceurately determining the mininginduced floor failure depth.
Keywords : mining damage; FLACs" ; parallel electric method; coal seam floor; failure depth; damage variable
随着我国浅部煤炭资源的逐渐枯竭，煤炭资源的开采深度不断增加，底板突水问题不断增多1]。许多学者对煤层底板突水进行了大量的研究，突水
收稿日期：201612-29;20170901修订
基金项目：安徽省高等学校省级自然科学研究重大项目(KJ2014ZD11）；深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目（SKLGDUEK1313）；国家自然科学基金项目(41472235)
作者简介：刘启蒙（1972一），男，博士，教投，主要从事水文工程地质及矿井水害防治方面的教学和研究工作。E-
mail:pli9391@163.com。万方数据
系数(7,）(2-)、T,—9、脆弱性指数法(4)等指标和方法被提出,GIS、AHP模型[3-6]也被用于底板突水危险性评价。然而，上述的研究中大多认为底板基本完整，很少考虑底板损伤情况。在实际情况下，煤层底板未开采前由于地应力的影响，存在一定的初始损伤；开采阶段，由于矿压、地应力的进一步影响，底板岩层被破坏，损伤加大[7-9]。不考虑底板初始损伤，将导致采动破坏计算深度与实际值存在较大误差，损伤变量[10-13]是计算底板破坏深度的重要参数，现阶段研究损伤变量的底板岩体损伤指数法、岩石物理力学测试法、结构分析法等方法大多较为繁
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