深部煤層穩(wěn)定性與煤巖體力學(xué)性質(zhì)的研究——以淮南煤田潘一井田為例.pdf

1、煤礦開采由淺部向深部延伸，必然面對深部的高地溫、高地壓、高水壓及高瓦斯壓力等一系列開采問題。煤層做為以有機組分為主的特殊沉積巖層，由淺部進(jìn)入深部，由于圍壓、溫度改變，必然表現(xiàn)出與淺部不同的特性。本文主要研究煤層厚度穩(wěn)定性、煤體結(jié)構(gòu)及煤巖力學(xué)性質(zhì)在深部與淺部的差異。淮南煤田潘一井田位于淮南復(fù)向斜潘集背斜南翼及東傾伏轉(zhuǎn)折端。13-1煤由-300m標(biāo)高向深部延伸，是本區(qū)的主采煤層，厚度穩(wěn)定，在全區(qū)內(nèi)均可采。所以本文選擇潘一井田13-1煤層做為

2、研究對象，
　　 論文根據(jù)所收集的226個鉆孔數(shù)據(jù)，統(tǒng)計煤層厚度變異系數(shù)，分析煤層厚度變化規(guī)律。利用142個鉆孔測井曲線判識構(gòu)造煤的發(fā)育情況，探討其分布特征。間接測試了13組煤巖樣品的抗壓強度，結(jié)合所收集的頂、底板巖石力學(xué)參數(shù)資料，分析煤與頂?shù)装鍘r層力學(xué)性質(zhì)在深、淺部的變化規(guī)律。主要取得以下幾點認(rèn)識：
　　 1)通過對13-1煤層厚度變異系數(shù)與深度的相關(guān)分析，揭示煤層厚度穩(wěn)定性與深度有一定的聯(lián)系，即隨著深度加深，煤層厚度

3、穩(wěn)定性趨于穩(wěn)定。
　　 2)潘一井田13-1煤層內(nèi)構(gòu)造煤都較發(fā)育。多數(shù)鉆孔的13-1煤層內(nèi)夾有1～2層構(gòu)造煤分層，且多發(fā)育在煤層的頂部和底部。約有70％的鉆孔中13-1煤構(gòu)造煤分層的累計厚度占煤層總厚度的30％以上。按構(gòu)造煤發(fā)育特征，潘一井田全區(qū)13-1煤層都具有煤與瓦斯突出危險性。已有資料沒有顯示構(gòu)造煤的發(fā)育與深度有關(guān)。但是依據(jù)構(gòu)造煤發(fā)育狀況有可能推測小構(gòu)造。在潘一井田中部F4斷層?xùn)|側(cè)及井田東部背斜轉(zhuǎn)折端的部位，構(gòu)造煤較為發(fā)育

4、，預(yù)示該兩部位的構(gòu)造很可能比現(xiàn)有煤層底板等高線圖所表示的更為復(fù)雜。
　　 3)通過煤巖的堅固性系數(shù)測試，推算13-1煤的抗壓強度在-480m標(biāo)高為8.6MPa，在-850m標(biāo)高為4.6MPa，線性相關(guān)曲線的斜率為-0.0099；而頂?shù)装鍘r層的抗壓強度隨深度變化的斜率為-0.0424，顯示隨深度加深，煤和巖石的力學(xué)性質(zhì)雖然都由剛性轉(zhuǎn)向柔性，但是巖石的轉(zhuǎn)變快于煤。因此，往深部煤與巖石的力學(xué)性質(zhì)有相互接近的趨勢。由此預(yù)測深部構(gòu)造變形對