采場圍巖變形破壞應變場、地電場響應特征及測試研究.pdf

1、煤層開挖過程中，采場覆巖變形破壞特征是礦井安全生產的一項重要參數，需要利用相應的技術手段對其進行精確探測，為生產提供有效的技術支撐。文章利用數值模擬對采場覆巖變形破壞進行研究，并基于巖體破壞后自身物性差異，通過分析采場覆巖應變場、地電場響應特征，提出采用BOTDR和電阻率CT對其進行現場監(jiān)測，所獲得的動態(tài)測試效果顯著，適用性強。
　　依托內蒙鄂爾多斯盆地色連二礦12309工作面開采地質條件，通過FLAC3D構建3-1煤覆巖變形破壞

2、的數值模型，根據3-1煤實際回采進度進行采動破壞特征模擬。結果表明:開挖初期頂底板卸壓區(qū)域呈拱形分布，并且隨著開挖距離的加大，拱形半徑和范圍也在不斷加大;后期由于頂板巖層垮落，重填壓實采空區(qū)，卸壓區(qū)域的拱形特征逐漸消失。采場覆巖應力狀態(tài)呈“馬鞍狀”分布，主要承受剪切破壞，導水裂縫帶發(fā)育高度為59.2m;覆巖位移量隨著開挖持續(xù)增加，最大可達0.083m。
　　基于3-1煤地質條件及數值模擬結果，合理布設井下監(jiān)測系統(tǒng)。利用分布式光纖傳

3、感測試技術中的布里淵光時域反射測量技術(BOTDR)和二維并行電法中的鉆孔電阻率CT對3-1煤層開采過程中覆巖變形破壞的應變場、地電場進行綜合測試研究。結果表明:煤層回采過程中，覆巖變形破壞優(yōu)先發(fā)生于彈性模量較小的巖層以及軟硬巖層分界面附近;超前應力影響范圍為30m，煤層項板上方17.5m-34.5m為關鍵層所處位置，覆巖垮落帶發(fā)育高度為17.5m，導水裂縫帶發(fā)育高度為54.5m;3-1煤層平均回采厚度為2.5m，則垮落/采厚比為7倍，

4、裂高/采厚比為21.8倍。
　　綜合采用三種技術方法(FLAC3D、BOTDR、電阻率CT)對3-1煤層回采中覆巖變形破壞規(guī)律進行研究，所得技術參數在誤差范圍內基本一致。三種方法的相互佐證，較單一方法的應用，大大提高了測試結果的有效性和準確度，可為礦井水害的防治、巷道圍巖失穩(wěn)、保護煤柱的留設等提供一定的技術支持，為礦井安全高效的生產提供保障。
　　然而受測試條件所限，利用光纖及電法進行現場測試時仍需解決相關問題，包括鉆孔傳感