VoL23 张建全等：综放开采条件下覆岩离层动态发育规律 ·493· 度应不小于50m.据14308（东）工作面区域地层 形成时的起动角为82°12' 结构、岩性及煤层采出厚度，确定出导水裂隙带 图3为N孔的压力变化曲线.从图中可以 高度为67m,所以，终孔位置应在煤层顶板上方 看出，N,孔的注水压力开始一直处于5MPa左 117m以上.又根据离层形成的条件一软硬相 右，后逐渐上升.当工作面推进到离注浆钻孔的 交岩层的弱面，最后将注浆层位选在侏罗系地 水平距离为15m时，注水压力达到最大值为9.6 层与二叠系石盒子组地层交界处，界面上部为 MPa以上.之后，随着工作面的继续推进注水 砾岩，下部为泥岩.N,孔深440m,N2孔深425m. 压力不断下降，当工作面推过注浆钻孔40m时， 注水压力降为0MPa,表明覆岩离层已正式形 3离层形成的时间研究 成.由图1的钻孔剖面图可计算出，N,注浆钻孔 31试验方法 离层形成时的起动角为8154'. 从图2和图3可以看出：随着工作面向孔 在采煤工作面推进过程中剧试离层形成的 时间，是采用高压注浆泵定时向地层压人清水， 底方向的不断推进，注水压力也在不断变化：当 通过注水压力的变化来掌握离层产生的时间. 工作面接近孔底正下方时压力增加为最大值： 按水力压裂理论，岩体在某一深度H处的临界 当工作面继续向前推进，压力不断下降；当工作 面推过孔底大约300m时，注水压力降为零. 破裂压力值p为： po=(3A:-Ai)yH+R-po 式中，，2一水平方向的2个侧压力系数，一般 为0.2~1.2；H一岩层深度；y一覆岩平均相对密 度；P一岩体的孔隙压力；R,一压裂处岩石的抗 拉强度 从上式可知，在深度H不变的情况下，临界 破裂压力p随着，的变化而变化.由于各矿 区的煤层覆岩结构、性质不同，具体岩体临界破 0 101520253035 d/m 裂压力也不同，但多数是在6-8MPa之间 图2N,孔压力一距离曲线图 32试验过程 Fig.2 Pressure and distance curve of borehole N. 14308(东)工作面注N孔的注水测压试验， 10 是在采煤工作面将推进到注浆孔的正下方时进 行的，此时测试的注水压力在I4MPa以上.这 表明，此时注浆层位的离层还没有发展到注浆 6 孔终孔处.随着工作面的不断推进，注水测试的 次数也不断增多，改为每班注水3次，每次测试 10-20min.当工作面推过注浆孔2m时，此时测 0 得的注水压力还是14MPa(见图2，N孔的压力 -140-100-60.-202060 曲线).随着工作面的不断推进，每次测得的注 d/m 水压力都在不断减小.日当工作面推过钻孔23 图3N,孔压力一距离曲线图 m时，测得的注水压力已降至正常的注浆压力 Fig.3 Pressure and distance curve of borehole N, 3.5MPa,表明此时的离层已经形成.但试验证 33不同条件下覆岩离层起动距对比 明，由于这时的离层空间太小且不规则，如果此 14307(西)工作面离层注浆减沉试验是东滩 时注浆容易造成堵孔事故.随后当工作面推过 矿进行的首例试验，在注N,孔同样进行了注水 钻孔35m时，注水压力降至0MPa,此时离层 测压试验.当工作面推过钻孔30m时，测得的 已完全形成，可正式注浆 注水压力在I4MPa以上.直到工作面推过钻孔 如果将测试压力为OMPa时工作面推过注 76m时测得的注水压力才降为0Pa.按照上 浆钻孔的水平距离作为覆岩离层形成时的起动 述同样的方法可以计算出此时的离层起动角为 距离，那么，由图1的钻孔剖面图可计算出离层 60°41'.、勺 L2 3 张建全等 : 综放开 采条件 「覆 岩 离层 动态发 育规 律 度应不小 于 50 m . 据 14 3 08 ( 东)工作面 区 域地层 结构 、 岩性及煤层采出厚度 , 确定 出导水裂隙带 高度 为 67 m , 所 以 , 终孔位置应在煤层顶板上 方 川 m 以 上 . 又根据离层形 成的条件— 软硬相 交岩层的 弱 面 , 最后将注 浆层位选在侏 罗 系地 层 与二叠 系 石 盒子 组地层 交界处 , 界 面 上 部为 砾岩 , 下 部为泥 岩 . N .孔深 科o m , N Z孔深 4 25 .m 3 离层 形成的时间研究 .3 1 试脸方法 在采煤 工作面 推进过程 中测 试离层形 成的 时间 , 是采用高压注 浆泵定时 向地层压人清水 , 通 过注水压力 的变 化来掌握离层 产生 的时间 . 按水力压 裂理论 2t] , 岩体在某一深度 H处的临界 破裂压力值尸 b 为: P 、 = ( 3又 2一义 , )州 干尺。一 P 。 式 中 , 又 , , 儿一水 平方 向的 2 个侧 压 力 系数 , 一 般 为 .0 2 一 1 . 2 ; H 一岩层深度 ; )一覆岩平均相对密 度 ; p -o 岩体的 孔隙压 力 ; R 。 一压 裂处 岩石 的 抗 拉强 度 . 从上 式可 知 , 在深度 H 不变 的情况 下 , 临界 破裂压力p 、 随着又 : , 又 2 的变化而 变 化 . 由于 各矿 区的煤层覆岩结构 、 性质不 同 , 具体岩体临界破 裂压力也不 同 , 但多数是在 6一 S M aP 之 间 . 1 2 试脸过程 143 08 (东) 工 作面 注N :孔 的注 水测压试验 , 是在 采煤工 作面将推进到注浆孔的 正下 方时进 行的 , 此 时测试 的注 水压 力在 14 M p a 以 七 . 这 表明 , 此时 注 浆层 位 的离层还 没 有 发 展 到注 浆 孔终孔处 . 随着工 作面 的不 断推进 , 注水测 试的 次数也不 断增 多 , 改 为每班注 水 3 次 , 每次测 试 10 一20 m in . 当工作面 推过 注浆孔 Z m 时 , 此时测 得 的注 水压力还 是 l4 M P a( 见 图 2 , N ,孔的 压力 曲线 ) . 随着工 作面 的不 断推进 , 每次 测 得 的注 水压 力都在不 断减小 . 日 当工作 面推过钻孔 23 m 时 , 测 得 的注 水压力 已降 至正 常 的注浆压力 3 . 5 M Pa , 表明此 时的 离层 已 经形 成 . 但试验证 明 , 由于 这时的离层空间太 小且 不规则 , 如果 此 时注 浆容易造成堵孔事故 . 随后 当工 作面 推过 钻孔 3 5 m 时 , 注 水压力降至 0 M Pa , 此时离层 已完全形成 , 可 正 式注浆 、 如果将测试 压力为 O M aP 时工 作面推过注 浆钻孔 的水平距 离作为覆岩离层形成时的起动 距离 , 那么 , 由图 l 的钻孔剖 面图 可计算 出离层 形 成时的起 动角为 8 20 12 ’ . 图 3 为N Z孔 的压力变化 曲线 . 从 图中可 以 看 出 , N Z孔的注水压 力开始一直处于 S M Pa 左 右 , 后 逐渐上升 . 当工 作面推进到离注 浆钻孔的 水平距离为 巧 m 时 , 注水压 力 达到最大值 为 .9 6 M p a 以 上 . 之后 , 随着 工作面 的继续推 进注 水 压 力不 断下降 , 当工 作面 推过注 浆钻孔 40 m 时 , 注 水压 力 降 为 O M aP , 表 明彼岩离层 已 正 式形 成 . 由 图 l 的钻孔 剖面 图可 计算出 , N Z注浆钻孔 离层形 成时的起 动角 为 8 1 “ 54 , . 从图 2 和 图 3 可 以看出 : 随着 工作面 向孔 底方 向的不 断推进 , 注水压 力也在不 断变化 ;当 工 作 面接 近孔底正 下方时压力增加 为最大值 ; 当工 作面继续向前推进 , 压 力不 断下降 ; 当工作 面 推过孔 底 大 约 3 0 m 时 , 注水压力降为零 . 14 卜 . ~ ~ ~ ~ ~ 芝、叭d月 一 Z L ` . _ 一 l 0 5 10 1 5 2 0 25 30 3 5 d / m 圈 2 N .孔压 力一距离 曲线圈 F ig · 2 P r e , . u r e a o d d is 妞 n e e e u 四 e o f ob er h o l e N . l 0 8 6 4 2 0 _ . 一一 一六、 \ ó芝、气 一 14 0 一 10 0 一 6 0 一 2 0 2 0 6 0 d / m 圈 3 N : 孔压 力一距 离 曲线 圈 F i g . 3 P er s s u er a . d d 肠妞 n e e e u vr e o f b o er 卜o l e N z 1 3 不 同条件下 , 岩离层起动距对比 143 07 (西 )工作面 离层注 浆减沉试验是东滩 矿进行 的 首例试验 , 在注 N ,孔 同样进行 了注 水 测 压试验 . 当工 作面 推过 钻孔 30 m 时 , 测 得的 注水压 力 在 14 M P a 以 上 . 直到工 作面 推过钻孔 7 6 m 时测 得 的注水压力 才降为 0 M P a . 按照 上 述 同样的方法可 以计算 出此时的离层起动角 为 6 0 0 4 1 ’