D0I:10.13374/i.issn1001053x.2001.06.002 第23卷第6期 北京科技大学学报 VoL23 No.6 2001年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2001 综放开采条件下覆岩离层动态发育规律 张建全”廖国华)黄在文)冯恩杰”刘青洲 I)北京科技大学环境与土木工程学院，北京1000832)山东充州矿业集团公司，充州272001 摘要为控制地表沉陷量，实现农田保护和建筑物下采煤，兖州矿区多次进行了综采放顶煤 开采条件下覆岩离层注浆诚沉试验.在试验过程中对离层动态发育规律进行了重点研究，其结 论适合于在类似条件下的离层注浆减沉技术的应用场合， 关熊词覆岩离层：动态规律；开采 分类号1D325 覆岩离层注浆控制地表沉陷技术在我国获 高+44.0+45.5m,煤层开采厚度5.6m,平均开采 突破性进展，先后在抚顺老虎台矿、大屯徐庄 深度562m,煤层倾角1°-5°，平均3°，工作面走 矿、新议华丰矿和充州东滩矿等地进行了工业 向长度914m,倾斜长度188m.煤层赋存稳定， 试验，取得了较好的效果山，该技术具有操作简 地质构造简单.采用走向长壁综采放顶煤开采 便、技术装备简单、不干扰井下正常生产、减沉 方法，割煤厚度2.8m,其余为放煤，采放比为1： 效果明显等优点. 1,回采率为82%，全部陷落法管理顶板，工作面 所谓离层注浆充填，就是利用覆岩破坏过 推进速度每月为152m. 程中形成的离层空间，通过地面打钻至可利用 的离层空间，由钻孔向离层注人浆液，抑制离层 2注浆孔位置及注浆层位 空间上方岩体的移动、变形和破坏，从而达到减 小地表沉陷的目的. 14308(东)工作面共布设了2个注浆钻孔， 即N,N,两钻孔均设在工作面的走向主断面 离层注浆减沉效果是由离层空间中注人的 浆体数量决定的，而注浆量又是由注浆时间决 上，钻孔间距为120m,N,孔距开切眼的距离为 150m(具体位置见图1). 定的，注浆时间的长短取决于离层持续的时间. 注浆孔终孔的深度应达到可充填离层带范 采动覆岩离层的形成是一个动态过程，它经历 围内，且孔底距导水裂隙带的安全防水岩层厚 发生、发展、稳定和闭合4个阶段.研究离层动 态发育规律，确定离层形成和闭合的时间，是最 地质岩 大限度地用充填材料充填离层空间，提高注浆 年代性 n+45.5m 减沉效果的关键. 13131 砂 等mm. 1工作面地质采矿条件 日 269400 东滩煤矿14308（东）工作面位于矿井北翼的 岩 m 14采区，北临14309（东）工作面（未回采），南临 二囊砂岩 90 490 150m 14307(东)综放工作面的采空区，东起风井保安 子组 m m 270m 煤柱，西止采区轨道巷以东135m.该区域地层 西P 泥岩 562 切 结构由上至下依次为：第4系冲积层，厚度为 煤岩 m 112~131m:侏罗系地层，主要由红色砂岩、粉砂 91.4m 岩组成，平均厚度为269m;二迭系含煤地层，主 图1东滩煤矿覆岩离层注浆钻孔布置削面图 要由泥岩、粉砂岩组成，平均厚度126m.地面标 Fig.1 Cross-section of the boreholes of strata(bed)separation 收稿日期2001-0604张建全男，36岁.副散授 grouting第 2 3 卷 第 6 期 2 0 1 年 1 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u rn a l fo U o i v e ” iyt o f s e扭 . e e a n d l权巨. o l o gy B e jl i n g V bL 23 N o . 6 De C . 2 0 1 综放开采条件下覆岩离层 动态发育规律 张 建全 ” 廖 国华 ” 黄在 文 ” 冯 恩 杰 ” 刘 青洲 ” l目匕京科技大学环境与土木工程学院 , 北京 10 0 0 83 2) 山 东充州矿业集团公司 , 充州 2 7 2 0 01 摘 要 为控制地 表沉陷量 , 实现农 田保护 和建筑 物下采煤 , 充州 矿区多 次进行 了综采放 顶煤 开采条件下极 岩离层注 浆减沉试 验 . 在试验过 程中对离层动态发育规律进行 了重点研究 , 其结 论 适合 于在类似 条件下 的离层 注浆减沉 技术 的应用场 合 . 关抽词 彼岩离 层 ; 动 态规律 ; 开采 分类号 1 , D 3 2 5 覆岩离 层注 浆控 制地表沉陷技术在 我 国获 突 破性进 展 , 先后 在抚顺 老 虎 台矿 、 大屯 徐庄 矿 、 新坟华丰矿 和充州 东滩矿等地进行 了工业 试验 , 取得 了较好的效果 ” 1 . 该技术具有操作简 便 、 技术装备简单 、 不 干扰井下正 常生 产 、 减沉 效果明显等优点 . 所谓 离层注 浆充填 , 就是利用覆岩破坏过 程 中形 成的 离 层空 间 , 通过 地面 打钻 至可 利用 的离层空 间 , 由钻孔 向离层注人浆液 , 抑制离层 空 间上方 岩体的移动 、 变形和 破坏 , 从而 达到减 小地表沉 陷的 目的 . 离层注 浆减沉效果是 由离层空 间 中注人的 浆体数量决定 的 , 而注 浆量 又是 由注浆 时间决 定的 , 注浆 时间的长短 取决于离层持续 的时间 . 采动覆岩离层 的形成是一个动态过程 , 它经历 发生 、 发展 、 稳定 和闭合 4 个 阶段 . 研究 离层动 态发育规律 , 确定离层形成和闭合的时间 , 是最 大 限 度地用 充填材料 充填 离层空 间 , 提高注 浆 减沉效果的关 键 . 高+ 4 . 0~ 十 4 5 . 5 m , 煤层开 采厚度 5 . 6 m , 平均开采 深度 5 62 m , 煤层 倾角 1 “ 一 5 “ , 平 均 3 “ , 工 作面走 向长度 gl 4 m , 倾斜长度 18 m . 煤层 赋存稳定 , 地质构造 简单 . 采用走向长壁综 采放顶 煤开采 方法 , 割煤厚度 .2 8 m , 其余为放煤 , 采放 比为 :1 1 , 回采率 为 82 % , 全部陷落法管理顶板 , 工作面 推进速度 每月为 1 52 .m 2 注浆孔位 t 及注浆层位 l4 30 8( 东 ) 工作 面共 布设 了 2 个注 浆钻孔 , 即N . , N Z , 两钻孔均设在工作 面 的 走 向主 断面 上 , 钻孔 间距 为 12 0 m , N : 孔距开 切眼 的距离 为 15 0 m (具体位 置见 图 .l) 注 浆孔终孔 的深度应达到可 充填离层带范 围 内 , 且孔底距导 水 裂 隙带 的安 全防 水岩层厚 1 工作面地质采矿条件 东滩煤矿 14 3 08 (东)工作面位于矿井北 翼的 14 采 区 , 北临 14 3 0 9 (东) 工作面 (未 回采) , 南临 l4 3 0 7( 东 )综放 工作面 的采空 区 , 东起风井保安 煤柱 , 西止采区 轨道 巷以 东 13 5 m . 该 区域地层 结构 由上 至下 依次为 : 第 4 系冲积层 , 厚度为 1 12一 13l m ; 侏罗 系地 层 , 主要 由红色砂岩 、 粉砂 岩组成 , 平均厚度为 2 69 m ; 二迭系含煤地层 , 主 要 由泥 岩 、 粉砂岩组成 , 平均厚度 12 6 m . 地面 标 收稿 日期 2 0 01 刁6刁4 张 建全 男 , 36 岁 , 副教授 地质 岩 层 埋 柱 年代 性 厚 深 状 茜 Q 粘 上 13 1 坦1 · : ’.i, ’ · 开 系 砂砾 m 互 n 切 石等 眼 上 粗 2 6 9 4o : 日 日 日 葵 , 粉 m m } 馨 统 O 留 砂 落 甘、 岩 匕. 弗隆省凶 4 90 } 上 下子右 jLI 组盖 泥 层 石 岩 m 5少 m 梁 鲜 l 煤岩 】n 组 面 . . . 口 卜= 目 圈 1 东滩煤 矿 , 岩 离层注 桨钻 孔布 t 剖面 圈 Fl g · 1 C or . 一 ce ot n o f t h e b o er h o le , o f s t ar at ( b de ) s e P a r a d o 。 g门 . 柱. 9 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 06. 002