淮北矿业许瞳煤矿33采区煤层顶板“两带”监测.docx

淮北矿业（集团）有限责任公司许疃煤矿33采区
煤层顶板“两带”监测
1.探测目的与任务
本次探测工程的主要目标是：
（1）查明33采区32煤层顶板“冒落带”和“导水裂隙带”的发育高度；
（2）查明33采区32煤层顶板“两带”发育的动态变化规律。
顶板覆岩破坏探测通常选择地质构造相对简单的区段进行钻孔布置，其具体工程内容包括：
（1）钻孔施工：利用在3234工作面的上风巷两个不同位置施工超前探测钻孔，并在孔中埋置测试电极，结合巷道顶板布置的电极序列，形成两对孔-巷电法CT观测系统；
（2）电法CT成像：利用定时逐点测试孔中各点自然电位、供电电流及岩煤层视电阻率值，对所探测剖面进行CT成像分析，更清晰直观地判断裂高的发育形态与时空关系。

2.现场工程布设

图-1现场探测钻孔布置平面图

图-2 1#钻孔地质剖面和电极布置示意图

图-3 2#孔地质剖面和电极布置示意图
3.探测成果

图-4 1#裂高监测孔电阻率背景

图-5 1#裂高监测孔电阻率成像图（全过程）

图-6 1#裂高监测孔不同电极供电电流随日期的变化曲线图

图-7 1#裂高监测孔不同时间各个电极自然电位变化曲线图

图-82#裂高监测孔电阻率背景

图-9 2#裂高监测孔电阻率成像图（全过程）

图-10 2#裂高监测孔不同电极供电电流随日期的变化曲线图

图-11 2#裂高监测孔不同时间各个电极自然电位变化曲线图

4.探测结论
■ 以3234工作面两个探测剖面成果分析：
（1）采动超前离层的发育以1#孔9月2日~10日监测图像表现的最清楚，工作面距孔口为77~51m，监测图像应力超前影响更为明显，超前影响范围在42m左右。2#孔09年1月14-17日结果反映采动应力超前35m左右。即应力超前距离为35-42m左右。
（2）剖面图中中部岩性界面处，部分层段电阻率值可升高至20~40倍，为离层带发育的部位，裂隙破坏首先由岩性界面等弱面开始。随着工作面的推进，电阻率值升高区域不断扩大。
（3）在顶板周期来压间隔期内，随工作面的推进，前方离层或裂隙虽然不断发育，但发育速度较慢，表现不太明显；在顶板周期来压时，前方离层或裂隙发育最快，周期来压后，采动应力释放，岩层大量破碎，前方离层或裂隙有所闭合，视电阻率下降，随后，新一轮采动应力影响越来越大，前方离层或裂隙继续发育。
（4）离层或裂隙带形成后，随着工作面逐渐推进至该位置，裂隙范围扩大，裂隙相互连通，形成裂隙带或冒落带。该过程反映明显。
■ 覆岩破坏“两带”划分的依据为视电阻率值变化，本次探测背景视电阻率值为一般为100Ωm以下。
（1）发育规律：通常“冒落带”岩层视电阻率值可以升高数百倍以上，即实际观测视电阻率值约在10000Ωm以上。而“裂隙带”岩层裂隙普遍发育，横向纵向导水性好，电阻率可升高数倍至数十倍以上，即实际观测视电阻率值约在200Ωm以上。在“弯曲下沉带”内，岩层中较少有裂隙发育，但由于下部岩层冒落，其上部岩层会逐渐向下弯曲下沉，在岩层界面附近常有裂隙或真空离层发育，随着上部岩层的下沉，先形成的裂隙或离层会有所闭合，在离层裂隙发育阶段，视电阻率值明显升高。
（2）对于本次煤层开采覆岩破坏“两带”发育高度值判定为：冒落带高度8.0~8.5m，靠近3.9m粉砂岩和1.9m泥岩分界面处；裂隙带高度为29.0-32.1m，位于4.7m粉砂岩和0.9m碳质泥岩分层附近。
本工作面回采平均煤厚按2.43m计算，其冒采比为3.4倍左右，裂高/采厚比为11.6—13.2倍。
（3）1#和2#钻孔所观测的工作面内位置有所区别，总体上所表现出来的特征一致。因此可以对33采区32煤层顶板“两带”测试结果进行综合分析与判定。
■ 33采区裂高发育特征
序号
方法
工作面名称
冒落带高度(m)
裂隙带高度(m)
备注
1
井下实测
走向
3234
8-8.2
29-31.5
1#孔测试
倾向
8.5
32.1
2#孔测试
2
数值模拟
8.1
32.5

3
规程计算
8.3
39.3
裂隙带为发育最大高度计算值
4
数值模拟
3233
8.36
32.72
安徽理工大学模拟计算结果
5
数值模拟
3235
20
35-40
安徽建工学院模拟计算结果
6
相似模拟
6
33
中国矿业大学相似模拟结果，仅据图片分析微裂隙，未深入研究
7
33采区统计
6-20
29-40
为整体范围值
表-1 33采区不同工作面不同方法获得的“两带”高度值统计表
依据表-1统计结果，可以看出：
1）对3234工作面测试分析冒落带高度范围为8.1-8.5m，裂隙带高度范围为29-32.5m，走向方向和倾向方向因钻孔位置较近，其值差别不大。该结果与“三下”开采规程计算结果较为吻合。
2）采区实测值较其他方法更为细致、准确，其利用价值较高。所获得的33采区32煤层开采顶板“两带”高度值范围较大，利用数据时注意选择。

5.效果与评价
受现场条件所限，本次井下“两带”高度实测仅在33采区的3234工作面进行，所取得的数据具有一定的局限性，同时采用数值模拟等手段获得了其他工作面覆岩破坏高度值，对以后的回采工作起到了很好的指导工作。建议今后工作面回采过程中加强井下实测工作，使得33采区煤层开采覆岩变形与破坏资料更为丰富，更加准确可靠。