專利名稱：一種條帶式充填置換回采斷層保護(hù)煤柱實驗?zāi)Ｐ偷闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
一種條帶式充填置換回采斷層保護(hù)煤柱實驗?zāi)Ｐ图夹g(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種實驗?zāi)Ｐ?，尤其涉及一種條帶式充填置換回采斷層保護(hù)煤柱實驗?zāi)Ｐ汀?br> 背景技術(shù)：
[0002]煤礦底板突水事故大約80%都和斷層有關(guān)。解決這一問題，有針對性的一些措施， 如注漿改造、探放水和留設(shè)防水(保護(hù))煤柱等等，其中留設(shè)防水煤柱最為常見。根據(jù)規(guī)程中的規(guī)定，斷層防水煤柱留設(shè)寬度至少為20m，在某些礦井，由于地質(zhì)條件惡劣，防水煤柱的寬度甚至超過了 100m。雖然留設(shè)保護(hù)煤柱提高了煤炭安全回采的保障，但也造成了資源的損失，如果在防水煤柱合理寬度確定后，能用某種特殊方法，在保障安全開采的前提下，再回采出一部分防水煤柱，它不僅減少了煤炭損失，提高了煤炭采出率和煤礦經(jīng)濟效益，對于煤炭儲量較少，并且受斷層突水威脅的礦井，具有更加重大的意義。防水煤柱的留設(shè)可防止斷層開采引起斷層“活化”，避免含水層的水通過斷層與底板導(dǎo)水裂隙溝通，導(dǎo)致底板突水。 斷層“活化”，還會使不導(dǎo)水?dāng)鄬愚D(zhuǎn)化為導(dǎo)水?dāng)鄬?，引起工作面頂板或工作面方向上的突水?針對上述這一常見現(xiàn)象需要進(jìn)行教學(xué)和研究，并科學(xué)的回采出一部分防水(保護(hù))煤柱，為此需要一種條帶式充填置換回采斷層保護(hù)煤柱實驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行直觀的學(xué)習(xí)和研究。實用新型內(nèi)容[0003]為了解決上述問題中的不足之處，本實用新型提供了一種條帶式充填置換回采斷層保護(hù)煤柱實驗?zāi)Ｐ蚚0004]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種條帶式充填置換回采斷層保護(hù)煤柱實驗?zāi)Ｐ?，包括模型架，模型架?nèi)設(shè)置有斷層保護(hù)煤柱、充填體、斷層、含水灰?guī)r和斷層；充填體用于替換部分?jǐn)鄬颖Ｗo(hù)煤柱；斷層的一側(cè)設(shè)置有斷層保護(hù)煤柱、充填體和斷層，另一側(cè)設(shè)置有含水灰?guī)r。[0005]本實用新型的創(chuàng)新性在于首次考慮到使用條帶式充填開采方法，回采置換部分?jǐn)鄬颖Ｗo(hù)煤柱；模型的作用在于，針對不同地質(zhì)條件，得到不同的充填參數(shù)。根據(jù)這個實驗?zāi)Ｐ?，在保障安全采出部分?jǐn)鄬颖Ｗo(hù)煤柱及不引起突水事故的前提下，可以模擬出最小剩余煤柱寬度和煤柱回采最大控頂距以及留設(shè)條帶煤柱寬度。將這種方法運用工程實踐中，能夠創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟價值，符合教學(xué)和實際需要。


[0006]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。[0007]圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0008]圖2為本實用新型的斷層和斷層留設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖。[0009]圖3為本實用新型的開采斷層保護(hù)煤柱結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0010]如圖I所示，本實用新型包括模型架I、斷層保護(hù)煤柱2、充填體3、斷層4、含水灰?guī)r5和煤層6。模型架I內(nèi)設(shè)置有斷層保護(hù)煤柱2、充填體3、斷層4、含水灰?guī)r5和煤層6。 充填體用于替換部分?jǐn)鄬颖Ｗo(hù)煤柱。斷層的一側(cè)設(shè)置有斷層保護(hù)煤柱2、充填體3和煤層 6，另一側(cè)設(shè)置有含水灰?guī)r5。充填體3位于煤層6和斷層保護(hù)煤柱2之間。圖I中七個箭頭的方向表示應(yīng)力補償?shù)姆较颉0011]本實用新型是在斷層保護(hù)煤柱寬度確定后，模擬條帶式充填置換回采部分保護(hù)煤柱，研究充填置換煤柱時，斷層頂、底板破壞情況、靠近斷層一側(cè)煤柱的塑性變形情況以及采動對斷層的影響情況。研究最小剩余煤柱寬度和煤柱回采最大控頂距，確保采動對頂、底板及斷層的影響不足以使工作面頂板、底板或工作面方向上發(fā)生突水事故。[0012]模型在模型架(平面應(yīng)變模型架)上進(jìn)行，模型體尺寸長X寬X高=3.OmXO. 4m X 2. Om0模型上邊界用7個液壓千斤頂加壓來實現(xiàn)垂直應(yīng)力補償。模型采用石膏、砂類等模擬采場圍巖，以砂子作骨料，以石膏、碳酸鈣為粘結(jié)材料，分層鋪設(shè)構(gòu)成。對斷層帶的巖體進(jìn)行了弱化，目的是反映出斷層的性質(zhì)，具體情況見附圖2。圖2和圖3中L表示的是斷層保護(hù)煤柱寬度。[0013]實驗時，在距離斷層LO處，開采煤柱寬度為b，留出條帶煤柱a后再采出煤柱寬度 b，在開采的同時充填原先的開采空間b。如此循環(huán)下去，直到采到距離斷層L處，再返回把充填體之間的煤柱采完并充填，具體回采充填工藝見附圖3。[0014]這種充填置換回采保護(hù)煤柱的方法可以在斷層正?；夭芍?，先采出部分的防水煤柱，并進(jìn)行充填，當(dāng)采完這部分煤柱時，就可以正?；夭煞浪褐獾臄鄬?；也可在斷層開采完后，再回收部分?jǐn)鄬颖Ｗo(hù)煤柱。[0015]上述實施方式并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例， 本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的技術(shù)方案范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換， 也均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種條帶式充填置換回采斷層保護(hù)煤柱實驗?zāi)Ｐ?，包括模型架，其特征在于所述模型架?nèi)設(shè)置有斷層保護(hù)煤柱、充填體、斷層、含水灰?guī)r和煤層；所述充填體用于替換部分?jǐn)鄬颖Ｗo(hù)煤柱；所述斷層的一側(cè)設(shè)置有斷層保護(hù)煤柱、充填體和煤層，另一側(cè)設(shè)置有含水灰?guī)r；所述充填體位于煤層和斷層保護(hù)煤柱之間。
專利摘要本實用新型公開了一種條帶式充填置換回采斷層保護(hù)煤柱實驗?zāi)Ｐ?，包括模型架，模型架?nèi)設(shè)有斷層保護(hù)煤柱、充填體、斷層、含水灰?guī)r和煤層；充填體用于替換部分?jǐn)鄬颖Ｗo(hù)煤柱；斷層的一側(cè)設(shè)置有斷層保護(hù)煤柱、充填體和煤層，另一側(cè)設(shè)置有含水灰?guī)r；充填體位于煤層和斷層保護(hù)煤柱之間。本實用新型的創(chuàng)新性在于首次考慮到使用條帶式充填開采方法，回采置換部分?jǐn)鄬颖Ｗo(hù)煤柱；模型的作用在于針對不同地質(zhì)條件，得到不同的充填參數(shù)。根據(jù)這個實驗?zāi)Ｐ?，在保障安全采出部分?jǐn)鄬颖Ｗo(hù)煤柱及不引起突水事故的前提下，可以模擬出最小剩余煤柱寬度和煤柱回采最大控頂距以及留設(shè)條帶煤柱寬度。運用工程實踐中，能夠創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟價值，符合教學(xué)和實際需要。
文檔編號E21F15/00GK202731991SQ20122036654
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者張培森, 顏偉, 楊健, 李偉, 張廣鵬 申請人:山東科技大學(xué)