覆岩采动破断规律研究

王俊明谢永刚

摘要：以矿区首采区地质补充勘探工程为基础，结合收集到的井田水文地质、工程地质、工作面开采等相关资料。采用数值模拟对采区首采面及后续工作面开采上覆整体移动带坚硬火成岩岩床初次破断及周期破断距进行了研究，结果显示火成岩的初次破断距为225～250m，周期破断距为100～125m，研究结果与微震数据分析结果一致。研究成果对坚硬覆岩条件下煤层开采具有较重要的理论和实践意义。

关键词：火成岩；数值模拟；破断距；

1工程地质条件

1.1采区地层情况

采区内未见基岩裸露。经钻探揭露，新生界松散层下伏地层自上而下分别为二叠系的上石盒子组、下石盒子组和山西组；石炭系的太原组。其中山西组中的煤层为本采区主采煤层，下石盒子组中均有岩浆呈层状侵入，火成岩厚度大于130m。与下伏山西组呈整合接触。

1.2采区地质构造

矿区位于童亭背斜东翼北端。地层走向在浅部为近于南北向，向东倾斜的单斜构造，地层倾角15°～20°；深部次一级褶曲较发育，主体上呈向东延深，地层倾角5°～10°，较平缓，矿内断层较发育。首采区位于矿井的东南部，总体上为一背斜构造，地层倾角4°～12°；区内以查出断层11条，全为正断层；落差大于30m的断层有2条，5～30m的断层为3条，小于5m的断层为6条。首采区平面图、地质剖面图及地层情况见图1-1、1-2、1-3

图1-3岩组综合柱状图

2首采区火成岩破断距数值模拟

2.1模型建立

本次模拟的是首采区的10416工作面在推进过程中其上覆火成岩的破断规律，根据矿上首采区的资料，区内有两层火成岩，称为上火成岩和下火成岩。416工作面的走向长1183m，面长180m，两工作面之间有5m的煤岩柱。本次模拟的高度范围仅为上火成岩到10煤。为了避免模型边界对模拟的影响，模型在水平方向左右两侧各延伸200m，前后各延伸150m，竖直向下延伸50m。由此确定模型范围：长度为1583m，宽度665m，高度313m。其模型见图2-1。

图3-1微震震源平面分布

所有震源在其微震统计范围内的平面分布及垂直位置分布如图3-1、3-2所示。

4结论

（1）数值模拟结果分析表明10416工作面火成岩的初次破断距为225～250m，周期破断距为100～125m。

（2）微震实测资料分析表明10416工作面火成岩的初次破断距为260m。

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