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第 40 卷第 10 期煤炭学报Vol40No10 2015 年10 月 JOUNAL OF CHINA COAL SOCIETYOct2015 张通， 袁亮， 赵毅鑫， 等薄基岩厚松散层深部采场裂隙带几何特征及矿压分布的工作面效应J 煤炭学报， 2015， 40 10 22602268doi 1013225/jcnkijccs20156006 Zhang Tong， Yuan Liang， Zhao Yixin， et alDistribution law of working face pressure under the fracture zone distribution characteristic of deep mining J Journal of China Coal Society， 2015， 40 10 22602268doi 1013225/jcnkijccs20156006 薄基岩厚松散层深部采场裂隙带几何特征及矿压 分布的工作面效应 张通， 袁亮， 赵毅鑫， 郝宪杰 中国矿业大学 北京资源与安全工程学院， 北京100083 摘要 针对薄基岩厚松散层深部长工作面矿压显现规律状况， 在压力拱假说、 应力壳理论和普氏 理论基础上建立采场裂隙带几何模型， 推导出工作面覆岩裂隙带计算公式， 结合数值模拟对几何模 型及工作面覆岩裂隙带公式进行验证， 并对工作面覆岩裂隙带高度及矿压显现程度的影响因素进 行分析。结果表明 采场裂隙带几何模型较为合理， 与采场上覆岩层裂隙带空间分布特征相一致; 工作面覆岩裂隙带公式具有一定的适用性， 可解释工作面方向上“抛物线” 状的矿压显现规律; 工 作面覆岩裂隙带高度和矿压的比例系数最小值及变化率与工作面长度呈负相关， 与采高及采深基 本不相关; 工作面覆岩裂隙带高度及矿压， 强线性相关于采高、 岩层硬度系数， 弱相关于工作面长度 和采深。 关键词 薄基岩厚松散层; 裂隙带几何模型; 工作面覆岩裂隙带; 深部工作面矿压 中图分类号 TD325文献标志码 A 文章编号 02539993 2015 10226009 收稿日期 20150718责任编辑 许书阁 基金项目 国家自然科学基金资助项目 51174213 作者简介 张通 1990 ， 男， 山东济宁人， 博士研究生。Email 1099731996 qq. com Distribution law of working face pressure under the fracture zone distribution characteristic of deep mining ZHANG Tong， YUAN Liang， ZHAO Yi- xin， HAO Xian- jie School of esource and Safety Engineering， China University of Mining and Technology Beijing ， Beijing100083， China Abstract In terms of deep long mining face pressure distribution situation， on the basis of pressure arch hypothesis， principal stress shell theory and MPromojiyfakonov theory， this study summarized the rules of overburden rock broken to build a geometry model of mining fraction zone， deduced ula of mining face fracture zone， verified the model and ula by numerical simulation， and analyzed the influence factors of face fracture zone height and mining pressure sizeThe results show that the stope fracture zone model is reasonable and corresponds with the spatial distribution characteristic of stope overburden fracture zoneWorking face fracture zone ula exists correctly and cons to the mine pressure distribution of high middle low both sides as the“parabola”shapeMinimum face pressure ratio and its change rate have a negative correlation with the working length， and basically are not affected by mining height and mining depth， the distribution characteristic of mining face fracture zone and mining face pressure have a high consis- tencyMining face fracture zone height and mining face pressure， linear correlation with the mining height and rock hardness coefficient have a less correlation with face length and mining depth Key words thin bedrock thick unconsolidated layer; fracture zone geometry model; mining face fracture zone; deep mining face pressure 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第 10 期张通等 薄基岩厚松散层深部采场裂隙带几何特征及矿压分布的工作面效应 煤层开采将引起上覆基岩拉、 剪破坏， 进而形成 垮落裂隙带。由于工作面上方岩层破断及运动将直 接影响工作面支架受载及稳定性， 因此研究工作面上 方裂隙带分布特征， 将有利于获取工作面矿压显现规 律和优化工作面支架选型。 针对采场裂隙带高度问题， 钱鸣高等 14 在对我 国矿井采场上覆岩层导水裂隙带发育研究的基础上 得到了覆岩导水裂隙带高度经验计算公式; 许家林 等 5 指出覆岩关键层位置会影响导水裂隙发育高 度; 施龙青等 6 提出基于采场顶板“上四带” 划分理 论， 推导出考虑开采厚度、 开采深度、 工作面跨度、 岩 石力学性质、 岩层组合特征、 含水层水压等因素的导 水裂隙带理论计算公式; 王忠昶等 7 运用 Matlab 与 Surfer 软件相结合的手段获得了地表裂缝和导水 裂隙带之间的覆岩厚度及各组分岩性厚度等值线， 并 进行了透水安全评估; 胡小娟等 8 提出硬岩岩性比 例系数， 根据实测资料回归出含有工作面长度、 岩性 等因素的导水裂隙带高度计算公式; Singh and Ken- dorski9 认为垮落带及裂隙带区域取决于煤层开采厚 度、 顶板强度及岩层组合特性， 研究发现垮落带及裂 隙带高度一般为煤层采厚的 36 和 2656 倍; Majdi 等 1011 提出了 5 种涉及煤层厚度及其他影响因素的 理论模型来预测采场裂隙带高度， 结果指出短期及长 期条件下裂隙带高度分别为 6. 524 及 11. 546. 5 倍煤层开采厚度; M. ezaei 等 12 提出了一种充分考 虑到采场几何及岩石力学参数的能量模型， 并与现场 实测、 理论模型及数值模拟结果对比， 得出模型可有 效预测采场裂隙带高度。在矿压显现的工作面效应 方面， 缪协兴等 1315 从模拟试验和现场实测的角度， 对工作面长度对关键层破裂规律进行了研究;谢广 祥等 1619 发现综放工作面围岩存在高应力束组成的 宏观应力壳， 随开采煤厚的增大， 应力壳的几何高度 增加， 壳基应力降低， 分布范围增大且离工作面煤壁 越远; 任艳芳等 20 得出浅埋深长壁工作面上覆岩层 中可形成承压拱结构， 且采高及工作面长度对承压拱 结构稳定性具有影响; 宋选民等 2123 对大采高长工 作面矿压分布显现及影响因素进行了研究; 杨永康 等 24 对浅埋厚基岩松软顶板综放采场矿压特征及工 作面长度效应进行了研究， 发现工作面长度方向存在 随工作面长度演化的 “复合压力拱” 。 针对采场裂隙带高度及浅埋深长工作面矿压显 现规律， 以往研究已取得了大量有益结论; 然而， 从采 场上覆岩层空间裂隙带角度出发， 研究薄基岩厚松散 层深部采场覆岩裂隙带与矿压显现的工作面效应仍 相对较少。因此， 本文在压力拱假说、 应力壳理论和 普氏理论基础上， 建立了深部采场上覆岩层裂隙带空 间几何模型， 推导了工作面覆岩裂隙带计算公式， 并 结合数值模拟分析了深部采场工作面覆岩裂隙带分 布情况与矿压显现特征， 探讨了几何模型参数对工作 面覆岩裂隙带高度及矿压显现规律的影响。 1裂隙带空间三维几何模型 现有相似模拟试验已发现垮落裂隙带轮廓面即 应力拱内曲面 16 。并认为采场裂隙带边界位于采场 应力壳附近一定范围内。 1. 1充分采动下裂隙带几何模型 相关研究 25 表明 工作面沿走向推进距离与工 作面长度相等 即一次“见方” 时， 采动影响较为充 分， 采场上覆岩层下沉量达到最大值。开采煤层的上 覆岩层中， 若能够形成稳定的承压拱结构， 可认为此 开采为非浅埋煤层开采 20 。因此， 为建立薄基岩厚 松散层深部采场上覆岩层裂隙带空间分布几何模 型 图 1 ， 需进行如下假设 图 1裂隙带空间分布示意 Fig. 1Spatial distribution schematic of fracture zone 1 采场上覆破断岩层形成自然平衡拱满足普 氏理论基本假设; 2 采场可形成稳定承压拱且充分采动下， 裂隙 带下部边界位于采空区周边应力增高区内， 且平面投 影近似圆形; 1622 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤炭学报 2015 年第 40 卷 3 采场可形成稳定承压拱且充分采动后， 裂 隙带最大高度将保持稳定且随工作面推移而移 动。 基于上述假设， 以平行工作面的采空区中心平面 为基点， 利用普氏理论计算中心平面裂隙带， 具体步 骤如下 M 0 1 Th Qx2 2 0 2 T T 3 T Qaif 2 4 将式 3 ， 4 代入式 2 得 h x2 aif 5 式中， M 为弯矩， Nm; h 为拱高， m; T 为水平力， N; T为水平反力， N; Q 为上覆岩层载荷， N; ai为第 i 段 普氏拱跨距， m; f为坚固系数; i1， 2， 3， ， n。 令 x ai 6 h Hi 7 将式 6 ， 7 代入式 5 得 f ai Hi 8 将式 8 代入式 5 得 h Hix2 a2 i 9 其中 H1由文献 6 中深部开采裂隙带高度最大 值计算公式 10 计算得出。 H1 1 Cx L H 10 其中， 为表征岩层组合特性和采高对裂隙带高度影 响的参数， 其随顶板岩层坚硬度及采高呈负相关变 化， 即 k D 11 k F 15 20 D 12 Hi1 Hix2 i a2 i 13 式中， H1为深部采场裂隙带高度最大值， m; Hi为第 i 段拱高， m; Hi1为第 i1 段拱高， m; xi为 i 段位置坐 标; k 为顶板岩层硬度系数; F 为裂隙带内软岩 黏土 岩、 泥岩、 粉砂岩和煤层 累计厚度， m; D 为采高， m; Cx为岩梁间力传递系数; 为未破断岩层最大抗剪强 度， MPa; L 为工作面长度， m; 为侧压系数; 为岩层 容重， kN/m3。 沿采空区走向以普氏理论为基础， 式 9 几何抛 物线为对称中心， 建立如下几何模型 Z HiHi Hix2 a2 i y2 a2 ij Hix2 a2 i 14 以 D x， y x2 y 2 a2 1为例， 化简式 14 得 Z Hi Hi a2 i y2 x 2 15 式 15 即为简化的采场裂隙带空间分布几何模 型， 其宏观形状如图 2 所示。 y L 2 l 16 aij a g 17 Hi H g 18 图 2充分采动条件下采场裂隙带模型 Fig. 2Fracture zone under fully mining condition 将式 16 ， 17 ， 18 代入式 14 得 Zm H g 1 1 a2 g L 2 l 2 x 2 19 式中， x， y 为位置坐标; j 1， 2， 3， ， n; aij为走向第 ij 段普氏拱跨距， m; Zm为工作面覆岩裂隙带高度， m; H 为未破断岩层埋深， m;l 为工作面控顶距， m; ag为 工作面上方普氏拱走向跨度， m; Hg为工作面上方普 氏拱拱高。 式 19 为采场裂隙带几何模型下的工作面覆岩 裂隙带计算公式。 1. 2充分采动后裂隙带几何模型 由假设 3 可知， 充分采动后采场裂隙带分布在 采空区沿工作面走向方向的两端头处可用式 14 表 示。采空区中间段落则可用式 9 表示， 其具体表达 式如下 2622 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第 10 期张通等 薄基岩厚松散层深部采场裂隙带几何特征及矿压分布的工作面效应 Z HiHi Hix2 a2 i y2 a2 ij Hix2 a2 i x an， an ， y w ann， w 0， ann Z Hix2 a2 i ， x an， an ， y w， 0 20 以 D x， y x2 y 2 a2 1为例， 化简式 20 得 Z Hiy2 a2 i Hix2 a2 i x an， an ， y w ann， w 0， ann Z Hix2 a2 i ， x an， an ， y w， 0 21 其中， w 为工作面充分采动后推进距离， m。其宏观 形状如图 3 所示。 图 3充分采动后采场裂隙带模型 Fig. 3Fracture zone after fully mining 2采场裂隙带分布及工作面矿压显现规律数 值模拟 以淮南谢桥矿 11118 工作面为例， 计算采动后采 场裂隙带空间分布特征及工作面矿压显现规律， 验证 采场裂隙带几何模型及工作面覆岩裂隙带计算公式。 11118 工作面开采 8 煤， 煤层平均厚度约 2. 5 m， 倾角 13， 采深约 500 m， 其中松散层为 400 m， 基岩层为 100 m。煤层直接顶为泥岩平均厚 5. 15 m， 基本顶为 砂岩及粉砂岩厚 68 m。 FLAC3D构建的数值模型尺寸为 500 m600 m 253 m 长宽高 ， 共划分单元 217 620、 节点 244 531个， 具体如图 4 所示。模型底部边界完全固 定， 侧向边界允许上下移动， 具体煤岩力学参数见表 1。工作面支架采用梁单元模拟， 梁单元与煤层顶底 板垂直， 梁单元参数 弹性模量 E 21012Pa， 横截面 积 A3. 1410 2 m2。 图 4数值模拟模型 Fig. 4Numerical simulation model 表 1数值模型所采用的煤、 岩体强度参数 Table 1Parameters of rock and coal in Xieqiao Coal Mine 岩性/ kgm 3 / C/MPaE/GPa 砂岩、 泥岩2 480338. 03. 00. 26 砂岩、 粉砂岩2 560376. 02. 80. 22 泥岩2 540329. 03. 50. 35 煤1 400253. 02. 20. 42 泥岩2 590381. 01. 00. 20 同时， 在模拟中通过改变工作面长度、 回采长度、 采高和采深等参数， 探讨不同条件下采场裂隙带分布 特征及工作面矿压显现规律。模拟方案中各参数具 体设置见表 2。 表 2模拟方案中各参数设置情况 Table 2Settings of the parameters in the simulation 工作面长 L/m240300 350400 推进长度 S/m240300300325 350380400430 采高 M/m2. 5/3/5/72. 5/3/5/7 2. 5/3/5/72. 5/3/5/7 采深 H/m 500/600/ 800/900 500/600/ 800/900 500/600/ 800/900 500/600/ 800/900 2. 1采场裂隙带分布范围 以 500 m 采深、 240 m 工作面长、 2. 5 m 采高模拟 方案为例， 模拟分析采场裂隙带空间分布范围。图 5 给出了采场主应力壳分布及采场塑性区分布情况。 由图 5 a ， b 可知 主应力壳壳基位于工作面 前方 0150 m 范围内， 而集中应力区则为工作面前 方 060 m， 壳体集中分布在采空区上方 67106 m 范围内， 壳体较大拐点则位于工作面后方 5060 m 处; 当工作面推进至 300 m 时， 壳基、 壳体及拐点相对 分布位置基本不变， 而壳体最大高度则维持在 106 m 左右， 且前移 53 m。 由图 5 c ， d 可知 塑性破坏区整体轮廓近似 拱形， 拱底落在煤壁前方 048 m 内， 拱内部以拉伸 破坏为主， 边界处主要发生剪切破坏; 工作面推进至 300 m 时， 塑性破坏区拱底分布及拱高基本不变， 而 3622 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤炭学报 2015 年第 40 卷 图 5主应力壳及塑性区分布情况 Fig. 5Distribution of principal stress shell and plastic zone 拱高前移 54 m。 采场采动形成裂隙带、 主应力壳及塑性区， 三者 互相对应。采场裂隙带上边界位于主应力壳内部边 缘附近， 即采空区上方 67 m 附近。根据塑性区分布 情况， 可确定采场裂隙带基底落在煤壁前方 48 m 内。 采场充分采动后， 裂隙带最大高度将保持在 67 m 左 右且随工作面推进而前移。 2. 2采场裂隙带空间特征 深部采场裂隙带边界岩层发生拉、 剪破坏且发生 较大相对位移， 结合塑性区和主应力壳分布特征， 利 用式 19 编辑 Fish 语言提取 FLAC3D模型中裂隙带， 结果如图 6 所示。 Z zisig1i s 1， s2 di d 19 式中， Z 为采场裂隙带边界单元体位置坐标; i 为单元 体编码; zi为单元体; sig1i为单元体最大主应力， MPa; s1为单元体最大主应力下限， 取 10 MPa; s2为单元体 最大主应力上限， 取 25 MPa; di为单元体节点位 移， m; d 为单元体位移下限， 取 0. 2 m。 图 6数值模型中裂隙带分布 Fig. 6Distribution of fracture zone in numerical simulation model 由图 6 可知 采场裂隙带空间分布近似“帽” 状， 其平面投影近似圆形; 采场充分采动后， 裂隙带最大 高度基本不变且随工作面推移而前移。由数值模拟 结果可知， 在无特硬顶板、 复杂岩层组合的薄基岩厚 松散层深部采场下裂隙带几何模型具有较好地适用 性。 2. 3工作面覆岩裂隙带及矿压分布规律 相关现场监测及数值模拟资料17， 1920 表明 以 工作面中点为对称中心工作面矿压显现呈二次函数 分布。选取模拟中支架上端头处工作面矿压为研究 对象， 并结合式 17 对裂隙带及矿压显现的工作面 效应进行分析， 结果如图 7 所示。其中， 为研究方便 引用比例系数 比例系数工作面矿压/工作面矿压 最大值; 比例系数工作面裂隙带高度/工作面裂隙 带高度最大值 。 以采深500 m、 采高5 m 为例， 如图7 a 所示， 随 工作面长度增加工作面矿压比例系数分布范围增大， 工作面长度为 240， 300， 350 和 500 m 时对应最低比 例系数为 0. 80， 0. 78， 0. 74， 0. 71; 随工作面长度增 加， 工作面矿压比例系数变化率逐渐降低。其他不同 4622 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第 10 期张通等 薄基岩厚松散层深部采场裂隙带几何特征及矿压分布的工作面效应 图 7工作面矿压分布规律 Fig. 7egular of working face presss 采深、 采高条件下工作面矿压比例系数变化情况与上 述分析基本一致。 在 500 m 采深、 5 m 采高条件下， 以 240 m 和 300 m 工作面长度为例， 研究采高及采深对工作面矿 压分布规律的影响， 如图 7 b 所示， 2. 57. 0 m 采高 下工作面矿压比例系数分布在 0. 81 范围内且其变 化率基本一致; 240 m 工作面长度、 3 m 采高下， 如图 7 c 所示， 500900 m 采深下工作面矿压比例系数 分布在 0. 751 范围内且其变化率大体相同。其他 不同采深、 采高及工作面长度条件下所得出的分析结 果与上述情况大体一致， 得出工作面矿压比例系数基 本不受采高及采深影响。 综上可知 工作面长度方向矿压分布呈现中间高 两边低的 “抛物线” 状， 理论分析 根据式 17 ， 并结 合如下几何及岩石力学参数M 为 2. 5， 3， 5， 7 m; H 为 500， 600， 800， 900 m;L 为 240， 300， 350， 500 m; 为 25 kN/m3; 为 1. 2 MPa; k 为 2. 5; Cx为 0. 01; f 为 0. 4; 为 0. 4 出的工作面覆岩裂隙带高度比例系数 分布情况与数值模拟出的工作面矿压比例系数分布 情况基本一致， 说明工作面覆岩裂隙带计算公式较为 合理， 可为一定地质条件下工作面矿压显现规律分析 提供依据。 3模型参数对工作面上覆岩层裂隙带分布及 矿压显现影响 现有研究 68 表明 上覆岩层岩性、 采高、 采深和 工作面长度对采场裂隙带高度具有较大影响。现从 工作面中部着手 x0 处 ， 结合式 17 及数值模拟， 分析上述参数对工作面覆岩裂隙带高度及矿压显现 程度的影响情况。 3. 1岩性特征对上覆岩层裂隙带高度影响 煤层顶板岩层岩性对采场裂隙带高度具有重要 影响， 现以 500 m 埋深、 300 m 工作面长、 2. 5 m 采高 为例， 进行具体分析， 结果如图 8 所示。 图 8岩层岩性与上覆岩层裂隙带的关系 Fig. 8elationship between the rock lithology combination and fracture zone of working face 由图 8 可知 硬度系数为 1. 5 时， 裂隙带高度 为 10 m; 硬度系数增大至 9 时， 裂隙带高度达到 55 m。工作面覆岩裂隙带高度随岩层岩性硬度系 数变化呈线性变化， 说明在无关键层情况下顶板 越坚硬， 工作面覆岩裂隙带高度越大。表明顶板 岩性对工作面覆岩裂隙带发育高度具有很大影 响。 5622 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤炭学报 2015 年第 40 卷 3. 2采深对覆岩裂隙带及工作面支架阻力影响 固定采高 5 m， 工作面覆岩裂隙带高度与支架阻 力随采深变化趋势如图 9 a ， b 所示， 其中为分 析方便引用相对增长系数 相对增长系数对比分 析中不同条件下的工作面支架阻力/对比分析中的 工作面支架阻力最小值 。可以看出， 240 m 工作面 长度下工作面覆岩裂隙带高度及支架阻力开始分 别以采深每增加 100 m， 其值分别增加 0. 15 m， 10 的速度增至 600 m 采深; 600 m 采深附近其增长速 度减缓至采深每增加 100 m， 工作面覆岩裂隙带高 度及支架阻力分别增加 0. 07 m， 3. 4左右， 并且以 此速度继续缓慢增长至 900 m 采深。300， 350， 400 m 工作面长度下， 工作面覆岩裂隙带高度及支 架阻力随采深的变化趋势与 240 m 工作面条件下 基本一致， 但 400 m 工作面长度下， 工作面支架阻 力在 600900 m 采深间的增长速度为采深每增长 100 m， 支架阻力增加 6. 5， 对比发现工作面长度 对工作面覆岩裂隙带高度及支架阻力的影响程度 大于采深。之所以发生上述变化， 因为采深增加促 进采场上覆岩层载荷增加， 当超过高位岩层极限强 度时， 高位岩层将发生拉、 剪破坏， 体现为工作面覆 岩裂隙带高度及支架阻力增加。 图 9模型参数与工作面覆岩裂隙带及工作面支架阻力的关系 Fig. 9elationship between the fracture zone of working face support resistance of working face and model parameter 3. 3采高对工作面覆岩裂隙带及支架阻力影响 当工作面长为 300 m 时， 不同采深条件下工作面 覆岩裂隙带高度均随采高增加呈线性增加， 其中在 500， 600， 800， 900 m 采深下， 采高每增加 1 m， 裂隙带 高度分别增加 5， 5. 09， 5. 12， 5. 18 m， 如图9 b 所示。 同时， 工作面支架阻力与采高具有正相关关系， 如图 9 e 所示。500 m 采深条件下， 采高在 3 m 以下时， 工作面支架阻力随采高增加而增长的比例较大， 如采 高 3 m 较采高 2. 5 m， 工作面支架阻力增加了 50。 采高大于 3 m 后， 这种增加的比例反而降低了， 如采 高 4 m 较采高 3 m 时， 工作面支架阻力仅增加了 31; 600， 800， 900 m 采深条件下， 工作面支架阻力 随采高变化趋势基本一致， 但 600 m 采深下， 57 m 采高间， 工作面支架阻力增长速度变慢， 即采高每增 6622 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第 10 期张通等 薄基岩厚松散层深部采场裂隙带几何特征及矿压分布的工作面效应 加 1 m， 工作面支架阻力仅增长 25， 并且相比采高 采深对工作面覆岩裂隙带高度及支架阻力的影响较 小。总结上述规律可知， 采高增加使得采空区空间增 大， 进而为上覆岩层提供更大的破断垮落空间， 同时 通过岩层内应力的传递促使支架阻力上升。 3. 4工作面长度对覆岩裂隙带及支架阻力影响 固定采深为 500 m， 经理论及模拟分析工作长度 对覆岩裂隙带及支架阻力的影响发现 工作面长度与 覆岩裂隙带高度及支架阻力呈正相关关系， 如图 9 c ， f 所示。2. 5 m 采高条件下， 工作面长度由 240 m 增至 300 m 时， 覆岩裂隙带高度及支架阻力增 长较快， 即工作面每增长 10 m， 裂隙带高度增加 0. 83 m、 支架阻力增加 1. 7。当工作面长度超过 300 m 后， 工作面覆岩裂隙带高度及支架阻力随工作 面长度增加量减小， 即工作面每增加 10 m， 裂隙带高 度和支架阻力分别递增 0. 02 m， 1. 4。分析原因， 工作面长度增加， 使得采空区尺寸相对增大， 促使高 位岩层发生拉、 剪破坏， 进而表现为工作面覆岩裂隙 带高度及支架阻力增加。当采高在 2. 57. 0 m 变化 时， 工作面覆岩裂隙带高度及支架阻力随工作面长度 增加而增加趋势基本不变， 但采高对工作面覆岩裂隙 带高度及支架阻力的影响要大于工作面长度。 4结论 1理论研究及数值分析， 得出薄基岩厚松散层 深部采场裂隙带空间分布特征， 裂隙带上部边界落于 主应力壳内， 下部基点落在工作面前方应力增高区 内， 充分采动后裂隙带最大高度随工作面推进而前 移。 2通过数值模拟分析， 验证了无特硬顶板、 复 杂岩层组合的薄基岩厚松散层地质条件下采场裂隙 带几何模型及工作面覆岩裂隙带公式的可行性， 工作 面矿压比例系数最小值及其变化率随工作面长度增 加而减小， 且基本不受工作面采高及采深影响， 工作 面矿压显现规律与工作面覆岩裂隙带分布特征具有 一致性。 3模型参数对工作面覆岩裂隙带高度及工作 面矿压显现具有不同影响， 其中岩层硬度系数、 采高、 采深、 工作面长度对其均表现为正相关， 且采高、 岩层 硬度系数对其具有重要影响， 其次为工作面长度， 而 采深对其影响程度最小。 参考文献 1钱鸣高， 刘听成矿山压力及其控制M 北京 煤炭工业出版 社， 1991 240243 Qian Minggao， Liu Tingcheng Mining pressure and strata control MBeijing China Coal Industry Publishing House， 1991 240 243 2煤炭科学研究院北京开采研究所煤矿地表移动与覆岩破坏规 律及其应用M北京 煤炭工业出版社， 1981 165170 3刘天泉露头煤柱优化设计理论与技术M北京 煤炭工业出 版社， 1998 6163 Liu Tianquan Theory and techniques for optimal design of out- crop coal pillarMBeijing China Coal Industry Publishing House， 1998 6163 4刘天泉厚松散含水层下近松散层的安全开采J煤炭科学技 术， 1986， 13 2 1418 Liu TianquanSafe extraction of near soft layer underlying a thick loose aquiferJCoal Science and Technology， 1986， 13 2 14 18 5许家林， 朱卫兵， 王晓振基于关键层位置的导水裂隙带高度预 计方法J煤炭学报， 2012， 37 5 762769 XuJialin，ZhuWeibing，WangXiaozhen Newto predict the height of fractured water- conductingzone by location of key strataJJournal of China Coal Society， 2012， 37 5 762 769 6施龙青， 辛恒奇， 翟培合， 等大采深条件下导水裂隙带高度计算 研究J中国矿业大学学报， 2012， 41 1 3741 Shi Longqing， Xin Hengqi， Zhai Peihe， et alCalculating the height of water flowing fracture zone in deep miningJJournal of China Uni- versity of Mining Technology， 2012， 41 1 3741 7王忠昶， 赵德深， 夏洪春， 等水库下厚煤层综放开采的透水危险 性的地质分析J煤炭学报， 2013， 38 2 370376 Wang Zhongchang， Zhao Deshen， Xia Hongchun， et al The haz- ard geo- analysis of water inrush of mining of thick coal seam under reservoirJJournal of China Coal Society， 2013， 38 2 370376 8胡小娟， 李文平， 曹丁涛， 等综采导水裂隙带多因素影响指标研 究与高度预计J煤炭学报， 2012， 37 4 613620 Hu Xiaojuan， Li Wenping， Cao Dingtao， et alIndex of multiple fac- tors and expected height of fully mechanized water flowing fractured zoneJJournal of China Coal Society， 2012， 37 4 613620 9Singly M M， Kendorski F SStrata disturbance prediction for mining beneath surface water and waste impoundmentsAProc1st Confer- ence on Ground Control in MiningCUniWest Virginia， 1981 7689 10Majdi A， Hassani P P， Yousef Nasiri MPrediction of the height of destressed zone above the mined panel roof in longwall coal mining JIntJCoal Ceol， 2012， 62 6272 11Majdi A， Hassani F P， Yousef Nasiri MAn estimation of the height of fracture zone in longwall coal miningAThe 46th US ock Me- chanics/Geomechanics SymposiumCChicago， IL， USA， AMA， 2012 665 12Mohammad ezaei， Mohammad Farouq Hossaini， Abbas Majdi A time- independent energy model to determine the height of de- stressed zone above the mined panel in longwall coal miningJ Tunnelling and Undergr