地質(zhì)條件

13272工作面位于萬年礦－240水平南翼采區(qū)上部，北側(cè)以F10斷層為界，南側(cè)緊臨村莊保護(hù)煤柱，東、西兩側(cè)未采掘。工作面走向長450m，傾斜長70～140m，平均115m,總掘進(jìn)煤巷長度為1350m。煤層平均傾角為16°，煤厚3.6～5.0m，平均4.0m。地面標(biāo)高＋285～306m，煤層底板標(biāo)高－160～－200m，埋深420～500m。地層呈一單斜構(gòu)造，其走向SN—N20°W，傾角在8°～23°之間。試驗(yàn)巷道位于13272工作面運(yùn)輸巷，直接頂為厚度6.0m左右的粉砂巖，單軸抗壓強(qiáng)度為41MPa，老頂為厚度8.0m的中粒砂巖，單軸抗壓強(qiáng)度為55MPa，直接底為6.0m厚的粉砂巖，單軸抗壓強(qiáng)度為45.3MPa。9.4.1.1　頂板頂板層面極為發(fā)育，根據(jù)冒落剖面看層面間距一般小于100mm；節(jié)理面密集發(fā)育，主要發(fā)育2組節(jié)理，1組與巷道走向接近，1組與巷道走向大角度相交。節(jié)理面為閉合接觸，巷道頂板表面處節(jié)理面極為光滑，呈銀灰色，在節(jié)理面傾角較小時，易沿節(jié)理面發(fā)生滑動。頂板破壞型式為冒落，冒落高度為2～3m，自穩(wěn)時間為數(shù)小時。在工字鋼支護(hù)段頂梁被壓彎，撓度達(dá)150mm以上，個別頂梁出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)破壞。頂板冒落呈拱形，冒落巖石多呈塊狀，少量為柱狀，極少有板狀巖塊和巨石。塊狀巖石邊長多在100mm左右，柱狀巖石長邊約200～300mm，短邊長度在100～150mm左右，從頂板內(nèi)層理、節(jié)理發(fā)育情況和冒落后巖石形狀可見，頂板為碎裂結(jié)構(gòu)巖體。工字鋼棚式支護(hù)時頂板冒落破壞的原因：一是巷道斷面形狀與頂板巖體結(jié)構(gòu)類型不匹配，碎裂結(jié)構(gòu)頂板在自重型應(yīng)力場作用下的穩(wěn)定形狀為拱形，見圖9.3，當(dāng)巷道開挖成矩形時，頂板表面為平面，在不施加支護(hù)或支護(hù)不當(dāng)時，必然要冒落成一拱形而穩(wěn)定下來；二是采用工字鋼支架維護(hù)巷道時，頂梁與頂板間總是存在空隙的，這為巷道頂板冒落成拱形提供了外部條件，同時工字鋼支架屬“外部”支護(hù)，不能改善頂板內(nèi)部結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)，如層面、節(jié)理面的抗拉抗剪性能等，頂板性質(zhì)未能得到改善。9.4.1.2煤幫及掌子面煤體兩幫煤體較硬，普氏系數(shù)在2以上。煤體層理、節(jié)理極為發(fā)育，掘進(jìn)放炮崩落煤體為渣狀，塊度較小。兩幫煤體出現(xiàn)了板裂化現(xiàn)象，板厚80～100mm。迎頭煤體也出現(xiàn)了板裂化現(xiàn)象，形成與自由面平行的裂紋。巷道開挖后，兩幫及迎頭煤體承受二次應(yīng)力作用，煤體淺處形成與自由面平行的細(xì)小裂紋，該裂紋不斷擴(kuò)展最終形成一組與自由面平行的巨型裂紋，將煤體分割成為一組平行板，由于板比較薄易發(fā)生折斷破壞，引起煤體片幫，形成過程見圖9.18所示。圖9.18　煤體板裂化板裂化現(xiàn)象產(chǎn)生的主要條件之一是煤體應(yīng)力狀態(tài)，理論研究表明，只有當(dāng)煤體承受的豎直方向應(yīng)力較高時才能形成板裂化現(xiàn)象。由于迎頭和兩幫相互垂直，兩者同時形成板裂結(jié)構(gòu)，表明該地區(qū)地應(yīng)力場為自重型應(yīng)力場，即以豎直方向地應(yīng)力為主，但也不排除構(gòu)造應(yīng)力的影響。
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。