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基于岩层挠曲变形的“竖三带”理论判别方法及工程应用

2022-11-02杨伟强郭文兵赵高博马志宝杨达明

煤炭科学技术 2022年10期

杨伟强,郭文兵,2,赵高博,马志宝,杨达明,3

(1.河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 454000;2.煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 454003 3.河北工程大学 矿业与测绘工程学院,河北 邯郸 056038)

0 引 言

煤层开采后,采场上覆岩层的平衡状态受到工作面开采扰动,引起覆岩的弯曲、断裂、垮落等运动,最终在采场垂向形成垮落带、断裂带、弯曲下沉带,合称“竖三带”,并将垮落带和断裂带合称导水裂缝带[1]。采动覆岩“竖三带”的准确划分是采空区上方地基稳定性评估及“三下”的采煤可行性重要评判依据[2-3]。因此,准确评估采动覆岩“竖三带”发育状态在煤矿工程实践具有重要的意义。

多年以来,国内外学者对采动覆岩“竖三带”进行了大量相关研究。李树刚等[4]应用物理相似模拟实验,通过研究采场覆岩裂隙的测点层位下沉量、裂隙密度及离层率,分析了采动覆岩“竖三带”的发育高度。李振华等[5]分析了大量实测资料,得到了导水裂缝带发育高度的主要影响因素,并建立基于BP神经网络的导水裂缝带的高度预测模型。许家林等[6-7]采用理论分析、模拟实验和工程实测的方法,深入研究了主关键层位置对导水裂缝带发育高度的影响,从主关键层位置的角度提出了经验公式的使用条件;并在此基础之上提出了基于关键层位置的导水裂缝带高度预计方法。王志强等[8]通过相似模拟实验结论并结合理论分析,提出了基于关键层的稳定及断裂后运动特点的采动覆岩“竖三带”划分的新方法及适用条件。……

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