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煤层顶底板采动破坏同步动态监测电性特征分析*

2021-09-19杨海平刘盛东

工程地质学报 2021年4期

杨海平 刘盛东 杨 彩 章 俊

(①中国矿业大学, 资源与地球科学学院, 徐州 221116,中国) (②中国矿业大学, 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室, 徐州 221116,中国) (③中国矿业大学, 矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室, 徐州 221116,中国) (④中国矿业大学, 物联网(感知矿山)研究中心, 徐州 221116,中国)

0 引 言

中国华北石炭-二叠纪煤层的顶板砂岩裂隙含水层是煤层开采的直接充水水源,同时开采也受到底板太原组和奥陶系强岩溶含水层的威胁(Zhang, 2005)。地下煤层开采,引起煤层顶、底板围岩应力重新分布,导致围岩变形破裂,围岩渗透性改变,具有沟通煤层顶、底板含水层的风险。深部开采的“三高一扰动”(何满潮等, 2005; 谢和平, 2017)在矿井水害问题上表现显著。在煤层回采过程中,对围岩形变及导水通道进行有效监测,对于煤层回采工作面突水预测、采煤方法的改进、安全生产评价具有重要意义。为此,选择研究区域为徐州石炭系太原组的9号煤层,对该煤层顶、底板采动过程进行同步电法动态监测,得到采动前后顶、底板岩层电性的同步响应,对煤层回采过程中顶、底板围岩在采煤扰动下的电性规律进行分析。

国内外对煤层开采引起的围岩破坏形态以及导水通道形成等工程问题进行了大量的研究,煤层在自然垮落法开采过程中,分别在顶板形成垮落带、导水裂隙带、离层带和弯曲下沉带,底板形成裂隙破坏带等特征。形成了顶板覆岩破坏的“上三带”或“上四带”以及底板“下三带”“下四带”等理论(李白英, 1999;……

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