Análisis comparativo de resultados de simulación numérica y resultados de cálculo de fórmulas empíricas
Según los resultados de la simulación numérica, la altura máxima de derrumbe de la veta de carbón es de 35,1 m al inicio de la abertura. La veta de carbón y las condiciones de la roca circundante del frente de trabajo 1237 son similares a las del frente de trabajo 2137. La profundidad máxima del piso del frente de trabajo 2137 es de aproximadamente 15,2 m y la profundidad total es de 50,3 m. El agujero y la veta de carbón no se hunden. La altura máxima de conducción del techo es de 17,9 m, que es la misma que la del piso de la cara de trabajo superior. La profundidad máxima de conducción total es de 33,1 m. Por lo tanto, ya sea que esté cerca o lejos del orificio de incisión, un pilar de carbón de 60 m es suficiente para formar un pilar de carbón impermeable y seguro.
De acuerdo con las propiedades físicas y mecánicas del techo con vetas de carbón en el área minera de Kailuan, el techo con vetas de carbón tiene una resistencia media. De acuerdo con la fórmula empírica para la altura de la zona de máximo derrumbe y zona de fisura conductora de agua del Apéndice 7 del "Reglamento Hidrogeológico de Minas", la altura de desarrollo de la zona de fisura es la siguiente:
Cuando el El ángulo de inclinación de la veta de carbón es de 55° ~ 85°, Hf= 100hM.
Teoría y método para predecir la altura de la zona de fractura conductora de agua en el techo de la minería de vetas de carbón
En la fórmula: h es la altura vertical del escenario pequeño; es el espesor de la veta de carbón; Hf es la altura de la zona de fractura conductora de agua.
Según esta fórmula, la altura máxima de la zona de fisura conductora de agua en el frente de trabajo 2137 es de 75,68m
Según la fórmula empírica, la altura vertical del retorno oeste El túnel de aire de 2137 está a 60 m de la antigua mitad de 1237. Insuficiente como pilar de carbón impermeable y seguro.
El frente de trabajo 2137 Xixia logró una extracción segura desde enero de 2006 hasta diciembre de 2007. La práctica ha demostrado que 60 m de carbón impermeable es lo suficientemente seguro. Esto muestra que, en comparación con los resultados de los cálculos de fórmulas empíricas, la altura de la zona de fractura conductora de agua del techo determinada por el modelo numérico FLAC3D es más consistente con la realidad.
En la práctica de extracción de vetas de carbón muy inclinadas en el área minera de Kailuan, la experiencia en la formación de pilares de carbón que retienen agua es: extraer una capa (aproximadamente 30 m) y dejar dos capas (aproximadamente 60 m). Los resultados de la simulación numérica respaldan teóricamente esta comprensión empírica.
Con base en el análisis anterior, se extraen las siguientes conclusiones:
Bajo la influencia de (1) la minería, el proceso de formación de la zona de hundimiento y la zona de fractura puede considerarse como el proceso superior capa en condiciones de medio cuasi continuo Hay tres etapas: deformación y destrucción de la capa de roca suprayacente, expansión de grietas en la zona de derrumbe bajo la acción del peso propio en condiciones de medio discontinuo y expansión de grietas en la zona de derrumbe debido. a la compactación. Se utiliza el software FLAC3D para la simulación, y el macizo rocoso se considera como un medio continuo de gran deformación, que puede lograr una simulación aproximada de la forma final de la zona de hundimiento y la zona de fractura. Después de 15 m de excavación, el coeficiente de expansión de presión de la zona de hundimiento es 1,3; después de 30 m de excavación, el coeficiente de expansión de presión de la zona de hundimiento es 1,15; El área de hundimiento del techo de la cara de trabajo y la zona de la fisura conductora de agua alcanzan su valor máximo después de 15 m de excavación de rumbo y se ubican en el orificio de corte.
(2) Bajo la influencia de la minería, la roca circundante de la cara de trabajo de la veta de carbón muy inclinada producirá una zona de deformación por compresión, zona de expansión y zona de compresión desde el interior hacia el exterior. La zona de presión interna se puede considerar como una zona de hundimiento; la línea de contorno basada en la deformación volumétrica de 1×10-2 es el límite de la zona de fractura conductora de agua y se considera como un potencial; zona de hundimiento de la veta de carbón. Después de la excavación a lo largo de un tramo de 30 m, la zona de derrumbe alcanzó una altura máxima de 10,4 m, y el derrumbe se produjo en la zona potencial de derrumbe de la veta de carbón. Cuando su altura excede el contorno de deformación volumétrica 1×10-2, se considera como la altura máxima de la zona de fractura conductora de agua. La altura máxima de la zona de la fisura conductora de agua es de 35,1 m.
(3) La zona superior de hundimiento de carbón del frente de trabajo 2137 y la zona superior de la fisura conductora de agua del frente de trabajo 1237 forman una zona permeable sobre el frente de trabajo 2137, con una altura vertical total de 50,3 m; de distancia del orificio cortado, la cara de trabajo 2137. La zona de fisura conductora de agua en el techo y la superficie de trabajo 1237 superior* *La zona de fisura conductora de agua en la placa inferior constituyen en conjunto la zona permeable al agua sobre el trabajo 2137. de superficie, con una altura vertical total de 33,1m. Para lograr una minería segura, se diseñó un pilar de carbón vertical impermeable de 60 m en el frente de trabajo 2137, lo que verificó la racionalidad de los resultados del cálculo de la simulación numérica.