岩层及地表移动与冲击地压相关性研究

第30卷第2期 岩 土 力 学 V ol.30 No.2 2009年2月 Rock and Soil Mechanics Feb. 2009

收稿日期:2007-04-11

基金项目:国家自然科学基金重点项目资助(No.50534080);国家自然科学基金(No.50874070)。

第一作者简介:郭惟嘉,男,1957年生,博士,教授,博导,山东科技大学资源与环境工程学院院长,主要从事岩体力学和开采沉陷理论及控制技

术的教学、科研工作。E-mail: wjguo@http://m.doczj.com/doc/e5a1de4d69eae009581becbd.html

文章编号:1000-7598 (2009) 02-0447-05

岩层及地表移动与冲击地压相关性研究

郭惟嘉1,孔令海2,陈绍杰1,孙庆国3

(1. 山东科技大学 矿山灾害预防控制教育部重点实验室,青岛 266510;2. 北京科技大学 土木与环境工程学院,北京 100083;

3. 新汶矿业集团华丰煤矿,泰安 271000)

摘 要:对岩层及地表移动规律的观测、室内试验和数值计算分析表明,采动覆岩层沉陷运动的不协调性造成裂隙带上部弯曲带岩体中产生大范围的离层空隙。随着工作面的推采,离层空隙周期性悬露垮断构成了上覆岩层及地表移动变形运动的不同特征。根据现场观测,砾岩层运动是矿井冲击地压发生的主要力源,地表下沉速度发生剧烈变化,冲击地压发生的频率较高,地表产生反弹时更为危险,且随着砾岩层的运动,冲击地压发生周期性变化。 关 键 词:岩层及地表移动;覆岩离层运动;冲击地压;相关性 中图分类号:TD 325 文献标识码:A

Correlation between rock burst and movement of strata and ground surface

GUO Wei-jia 1, KONG Ling-hai 2, CHEN Shao-jie 1 SUN Qing-guo 3

(1. Key Laboratory of Mine Disaster Prevention and Control, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266510, China;

2. School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China;

3. Huafeng Colliery of Xinwen Mining Group, Tai ′an 271000, China)

Abstract: Based on the indoor test and numerical calculation of movement of ground surface and strata, large-scale bed separation in bending strip upside cranny strip is brought by un-consistency of overlying strata subsidence movement due to underground mining and different characteristics of displacement and deformation of overlying strata and ground include periodic caving of bed separation inter-space along with work face mining. Conglomerate layer movement is the main power fountain of rock burst on the basis of local observation that ground surface subsidence change strenuously with high frequency rock burst and more dangerous as ground surface rebounding. And rock burst moves periodically adapt to movement of deep conglomerate layer.

Key words: movement of strata and ground surface; movement of overlying strata absciss layer; rock burst; correlation

1 引 言

采动覆岩由下而上的移动变形运动,是复杂的物理力学现象,参与这一运动发展过程的影响因素很多,但可以肯定覆岩的结构组合及其力学性质是其中的主要影响因素,即煤层上覆岩层结构、产状、厚度和硬度等是表征受采动影响的岩层及地表移动发展过程及其表现形态的主要参量[1]。

采动岩层及地表移动变形是煤岩层结构受力变形的综合反映,隐含了采场发生冲击地压的丰富信息[2−6],从这些信息中可以识别出未来冲击地压发生

的某些定量标志[7−8],这些标志与冲击地压的发生有

较为密切的相关性。本文根据矿井在巨厚砾岩层下开采引起的岩层和地表移动变形的特点,对覆岩离层性和顶板冲击地压灾害产生机制进行了探讨。实践表明,冲击地压发生前的岩层和地表移动变形隐含着冲击危险的前兆信息。

矿井−750 m 水平第3系砾岩层厚500~650 m ,整体性好,岩体完整性参数k =0.89;强度大,弹性模量E =4.92×104 MPa ,普氏系数f =5.9;而砾岩底部50 m 左右的红色砂泥岩层(简称红层)和20 m 左右的杂色泥岩性软,E =(1.34~0.92)×104 MPa , f 约为1.4。红层及泥岩下部的石炭二迭煤系地层,

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