D01:10.13374/i.issn1001t63x.2010.01.004 第32卷第1期 北京科技大学学报 Vol 32 No 1 2010年1月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Jan 2010 钻屑量与矿山压力及瓦斯压力关系现场实验研究 尹光志2)李晓泉1)赵洪宝1)李小双12)李高帅1) 1)重庆大学资源及环境科学学院，重庆400030 2)重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆400030 摘要基于在重庆天府矿业有限责任公司三汇一矿2124综采工作面的现场实验，对该矿钻屑量与矿山压力、瓦斯压力的关 系进行了研究.表明工作面经过钻孔卸压后的矿山压力分布规律：卸压区宽度约为5m,5~11m为塑性区，11~20m为弹性 区，20m以后为原始应力区.在严格按照操作规程要求施钻的前提下，钻屑量在矿山应力峰值前呈线性增加，峰值后呈线性减 少.结合长壁工作面矿山压力、瓦斯压力分布规律理论分析，推导出钻屑量与矿山压力、瓦斯压力之间存在正相关关系；在固 定瓦斯压力时，钻屑量随着矿山压力正向变化：在相同矿山压力时，钻屑量随着瓦斯压力正向变化 关键词煤与瓦斯突出；钻屑：矿山压力：瓦斯压力 分类号D323 In-situ experim ental study on the relation of drilling cuttings weight to ground pressure and gas pressure YIN Guang,LI Xiao-quan,ZHAO Hong bao,LI Xiao"shuang 3,LI Gao-shua2) 1)Colkge of Resource and Envimmmental Sciences Chongqng University Chongqing 400030.China 2)Key Labortory of the M inistry of Education for the Expbitation of Southwest Resources and the Envirmental Disaster Control Engineering Chongqing University Chongqing 400030 Chna ABSTRACT The relation of drilling cuttings weight to ground pressure and gas pressure was investigated by in-sit experinent on the 2124 fully mechanized coalm ining face of SanhuiM ine in Chongqing Tianfu Coal Industry Co,Ltd The distribution of ground pres" sure after drilling was obtained as the follow ing the stress"relief zone width of about5m the location of the plastic zone at5 to 11 m. the location of the elastic zone at 11 to 20m and the location of the orignal stress zone beyond 20m The drilling cuttngs weight line- arly increased before the peak ground pressure and decreased after it under the prem ise of drilling in strict accordance with the operating mles Based on the theoretical analysis of ground pressure and gas pressure on the longwallm ining face a positive relation of drilling cuttings weight to ground pressure and gas pressure was deduced The drilling cuttings weight positively changed w ith ground pressure at the fixed gas pressure or w ith gas pressure at the fixed ground pressure KEY W ORDS coal and gas outburst drilling cuttings ground pressure gas pressure 煤与瓦斯突出是严重的矿山灾害之一，目前其 等23]考虑煤的应变软化特性，得到考虑扩容时单 常用的预测方法是钻屑指标法，钻屑量作为一种综 位孔深总钻屑量；廖志恒等分析了钻屑量和瓦斯 合反映煤体应力、瓦斯压力和煤的物理力学性质的 解吸指标的测定准确度，对预测的过程、步骤以及影 指标，在煤矿预测煤与瓦斯突出中得到了广泛的应 响预测指标误差的因素进行了分析，并提出了一些 用，国内外许多科技工作者对钻屑指标进行了研 在测定过程中应注意的事项和减少误差的措施；梦 究：前苏联的佩图霍夫四考虑钻孔周围出现非弹性 絮屹等论述了钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标在预 变形区发生松胀现象，引入了松散系数：潘一山测煤与瓦斯突出危险性应用中的影响因素. 收稿日期：2009-03-18 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。50874124):国家科技重大专项(No2008X05034-002):国家重点基础研究发展计划资助项目 (No2005CB221502):重庆市自然科学基金计划重点项目(No CSTC2008BA6028) 作者简介：尹光志(1962)，男，教授，博士生导师，E mail g四@cqu edu cn
第 32卷 第 1期 2010年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．1 Ｊａｎ．2010 钻屑量与矿山压力及瓦斯压力关系现场实验研究 尹光志 12） 李晓泉 12） 赵洪宝 12） 李小双 12） 李高帅 12） 1） 重庆大学资源及环境科学学院重庆 400030 2） 重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆 400030 摘 要 基于在重庆天府矿业有限责任公司三汇一矿 2124综采工作面的现场实验对该矿钻屑量与矿山压力、瓦斯压力的关 系进行了研究．表明工作面经过钻孔卸压后的矿山压力分布规律：卸压区宽度约为 5ｍ5～11ｍ为塑性区11～20ｍ为弹性 区20ｍ以后为原始应力区．在严格按照操作规程要求施钻的前提下钻屑量在矿山应力峰值前呈线性增加峰值后呈线性减 少．结合长壁工作面矿山压力、瓦斯压力分布规律理论分析推导出钻屑量与矿山压力、瓦斯压力之间存在正相关关系；在固 定瓦斯压力时钻屑量随着矿山压力正向变化；在相同矿山压力时钻屑量随着瓦斯压力正向变化． 关键词 煤与瓦斯突出；钻屑；矿山压力；瓦斯压力 分类号 ＴＤ323 Ｉｎ-ｓｉｔｕｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔｔｏｇｒｏｕｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅ ＹＩＮＧｕａｎｇ-ｚｈｉ 12）ＬＩＸｉａｏ-ｑｕａｎ 12）ＺＨＡＯＨｏｎｇ-ｂａｏ 12）ＬＩＸｉａｏ-ｓｈｕａｎｇ 12）ＬＩＧａｏ-ｓｈｕａｉ 12） 1） ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＣｈｏｎｇｑｉｎｇ400030Ｃｈｉｎａ 2） ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＥｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｔｈｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＤｉｓａｓｔｅｒＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＣｈｏｎｇｑｉｎｇ400030Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔｔｏｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｉｎ-ｓｉｔｕｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｔｈｅ 2124ｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｆａｃｅｏｆＳａｎｈｕｉＭｉｎｅｉｎＣｈｏｎｇｑｉｎｇＴｉａｎｆｕＣｏａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．Ｌｔｄ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓ- ｓｕｒｅａｆｔｅｒｄｒｉｌｌｉｎｇｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄａｓｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇ：ｔｈｅｓｔｒｅｓｓ-ｒｅｌｉｅｆｚｏｎｅｗｉｄｔｈｏｆａｂｏｕｔ5ｍｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅａｔ5ｔｏ11ｍ ｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｚｏｎｅａｔ11ｔｏ20ｍａｎｄｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｓｔｒｅｓｓｚｏｎｅｂｅｙｏｎｄ20ｍ．Ｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔｌｉｎｅ- ａｒｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｅｆｏｒｅｔｈｅｐｅａｋｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｄａｆｔｅｒｉｔｕｎｄｅｒｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎｓｔｒｉｃｔａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｒｕｌｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｈｅｌｏｎｇｗａｌｌｍｉｎｉｎｇｆａｃｅａｐｏｓｉｔｉｖｅｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇ ｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔｔｏｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｄｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｈａｎｇｅｄｗｉｔｈｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｔｔｈｅｆｉｘｅｄｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｏｒｗｉｔｈｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅａｔｔｈｅｆｉｘｅｄｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔ；ｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓ；ｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅ 收稿日期：2009--03--18 基金项目：国家自然科学基金资助项目 （Ｎｏ．50874124）；国家科技重大专项 （Ｎｏ．2008ＺＸ05034--002）；国家重点基础研究发展计划资助项目 （Ｎｏ．2005ＣＢ221502）；重庆市自然科学基金计划重点项目 （Ｎｏ．ＣＳＴＣ．2008ＢＡ6028） 作者简介：尹光志 （1962— ）男教授博士生导师Ｅ-ｍａｉｌ：ｇｚｙｉｎ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 煤与瓦斯突出是严重的矿山灾害之一目前其 常用的预测方法是钻屑指标法．钻屑量作为一种综 合反映煤体应力、瓦斯压力和煤的物理力学性质的 指标在煤矿预测煤与瓦斯突出中得到了广泛的应 用．国内外许多科技工作者对钻屑指标进行了研 究：前苏联的佩图霍夫 ［1］考虑钻孔周围出现非弹性 变形区发生松胀现象引入了松散系数；潘一山 等 ［2--3］考虑煤的应变软化特性得到考虑扩容时单 位孔深总钻屑量；廖志恒等 ［4］分析了钻屑量和瓦斯 解吸指标的测定准确度对预测的过程、步骤以及影 响预测指标误差的因素进行了分析并提出了一些 在测定过程中应注意的事项和减少误差的措施；梦 絮屹等 ［5］论述了钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标在预 测煤与瓦斯突出危险性应用中的影响因素． DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．01．004
,2 北京科技大学学报 第32卷 在研究采掘工作面矿山压力分布、瓦斯压力方 性：煤层具有自然发火趋势，发火期为4~6个月； 面，科技工作者取得很多成果：钱鸣高等[6-给出采 ④硬度：f0.15⑤煤种：瘦煤. 煤工作面煤壁前方应力分布一般方程；林柏泉 1.2实验方案 等[⑧建立了煤层界面的应力分布状态方程以及煤 工作面钻孔钻屑量S(采用称重法)测试：每组 巷卸压带和地应力、瓦斯压力、煤强度之间的关系 布置六个钻孔，钻孔深度不小于20m,每组间距15m 式；李树刚等得出了综放采场卸压瓦斯的运移规 (走向方向)，使用弹簧秤测量钻孔钻屑量，打钻要 律受支承压力的影响：齐黎明等研究了急倾斜煤 求：①采用中空压风排屑钻杆；②匀速钻进，每钻进 层上山掘进工作面卸压区应力分布状况，并得出了 1m测一次钻屑量. 求解方程组：文献[12-16]阐述了卸压区内瓦斯抽 矿山压力观测：①运输巷和回风巷内各设10 放方法及机理，增加卸压区宽度的方法；何俊和何学 个观测站，第1个观测站距工作面煤壁5m,观测站 秋利用电磁辐射技术探测出煤体支承压力分布. 间距为5m,在每个观测站架设二根单体液压支柱， 以上主要是分别从钻屑指标，矿山压力分布和 支柱载荷用YHY一60型矿山压力表观测、活柱下缩 瓦斯压力研究入手，取得了很多研究成果.在现场 量用钢卷尺测量，②工作面运输巷和回风巷顶底 要获得采掘工作面矿山压力分布规律需要进行长期 板及两帮移近量用测尺测取.其实验方案如图1 监测，而钻屑指标法是预测煤与瓦斯突出危险性的 所示 常用方法，因此，建立钻屑量同矿山压力、瓦斯压力 之间的函数关系，可以间接得出采掘工作面矿山压 1098765432 15m 力分布规律，减少矿压观测工作量，有利于煤与瓦斯 回风巷 突出机理和预测预报的研究 工作面 采 ≥20m 区 1现场实验 钻孔/ 1.1实验现场基本情况 运输巷 第事事 现场实验场地选在天府矿业有限责任公司三汇 10987654321 一矿2124综采工作面，该工作面回采K1煤层为煤 图1钻孔及矿压观测站布置 与瓦斯突出煤层（该矿K1煤层曾多次发生突出）， Fig 1 Locations of boreholes and gmound pressure observations 而运输巷在掘进期间曾经发生过煤与瓦斯突出，顺 层孔抽放瓦斯曾引起煤炭自然发火，因此瓦斯抽放 效果不好. 2实验结果分析 2124工作面基本情况如下，①平均走向长度 2.1矿山压力观测 145m,平均倾斜长度105m,面积15225m2;②岩石 根据现场实际观测结果如表1所示(1广~4布 覆盖厚度为403~439m,平均424m③位于 置时离煤壁较近反映规律不明显)，由支柱载荷判 +590m水平南二采区，介于8勘探线以北100m,9 断出：①在距煤壁20m以外支柱载荷基本持平，说 勘探线以南370m之间.该工作面上部的2122工作 明距煤壁20m以外为原始应力区；②在距煤壁11m 面已采完，下部为未开采区域，南部为2123工作面 左右位置支柱载荷最小，说明此处的煤体承受最大 正在准备，北部为未开采区域，④煤层赋存稳定：煤 采动应力和地应力，而支柱载荷相对就会变小；③在 层走向NE51~54,平均53°煤层厚度2.10~4.80 距煤壁5m左右位置支柱载荷与原始应力区持平； m,平均2.82m煤层倾角23~28°，平均24，煤层 ④煤壁处支柱载荷达到最高值，说明煤壁处煤体承 为简单一复杂煤层，含0-1层夹矸，平均厚0.20m, 载能力小，施加在支柱上的载荷相对较大，这也是要 夹矸为黑色碳质页岩，⑤采煤方法：后退式走向长 加强端头支护的原因， 壁采煤法，⑥全部冒落法管理顶板 从以上分析知：卸压区宽度约为5m,5~11m K1煤层基本特征如下.①瓦斯：属煤与瓦斯突 位置为塑性区（应力集中区部分），11~20m间位置 出煤层，具有突出危险性；②煤尘爆炸指数：爆炸指 为弹性区（应力集中区部分），20m以后为原始应 数17%~27%，煤尘具有爆炸危险性；③煤的自燃 力区
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 在研究采掘工作面矿山压力分布、瓦斯压力方 面科技工作者取得很多成果：钱鸣高等 ［6--7］给出采 煤工作面煤壁前方应力分布一般方程；林柏泉 等 ［8--9］建立了煤层界面的应力分布状态方程以及煤 巷卸压带和地应力、瓦斯压力、煤强度之间的关系 式；李树刚等 ［10］得出了综放采场卸压瓦斯的运移规 律受支承压力的影响；齐黎明等 ［11］研究了急倾斜煤 层上山掘进工作面卸压区应力分布状况并得出了 求解方程组；文献 ［12--16］阐述了卸压区内瓦斯抽 放方法及机理增加卸压区宽度的方法；何俊和何学 秋 ［17］利用电磁辐射技术探测出煤体支承压力分布． 以上主要是分别从钻屑指标矿山压力分布和 瓦斯压力研究入手取得了很多研究成果．在现场 要获得采掘工作面矿山压力分布规律需要进行长期 监测而钻屑指标法是预测煤与瓦斯突出危险性的 常用方法．因此建立钻屑量同矿山压力、瓦斯压力 之间的函数关系可以间接得出采掘工作面矿山压 力分布规律减少矿压观测工作量有利于煤与瓦斯 突出机理和预测预报的研究． 1 现场实验 1∙1 实验现场基本情况 现场实验场地选在天府矿业有限责任公司三汇 一矿 2124综采工作面该工作面回采 Ｋ1 煤层为煤 与瓦斯突出煤层 （该矿 Ｋ1 煤层曾多次发生突出 ） 而运输巷在掘进期间曾经发生过煤与瓦斯突出顺 层孔抽放瓦斯曾引起煤炭自然发火因此瓦斯抽放 效果不好． 2124工作面基本情况如下．① 平均走向长度 145ｍ平均倾斜长度 105ｍ面积 15225ｍ 2；②岩石 覆盖 厚 度 为 403～439ｍ平 均 424ｍ．③ 位 于 ＋590ｍ水平南二采区介于 8勘探线以北 100ｍ9 勘探线以南370ｍ之间．该工作面上部的2122工作 面已采完下部为未开采区域南部为 2123工作面 正在准备北部为未开采区域．④煤层赋存稳定：煤 层走向 ＮＥ51～54°平均53°煤层厚度2∙10～4∙80 ｍ平均 2∙82ｍ．煤层倾角 23～28°平均 24°．煤层 为简单－复杂煤层含 0--1层夹矸平均厚 0∙20ｍ 夹矸为黑色碳质页岩．⑤采煤方法：后退式走向长 壁采煤法．⑥全部冒落法管理顶板． Ｋ1煤层基本特征如下．①瓦斯：属煤与瓦斯突 出煤层具有突出危险性；②煤尘爆炸指数：爆炸指 数17％ ～27％煤尘具有爆炸危险性；③煤的自燃 性：煤层具有自然发火趋势发火期为 4～6个月； ④硬度：ｆ＜0∙15；⑤煤种：瘦煤． 1∙2 实验方案 工作面钻孔钻屑量 Ｓ 0 （采用称重法 ）测试：每组 布置六个钻孔钻孔深度不小于 20ｍ每组间距15ｍ （走向方向 ）．使用弹簧秤测量钻孔钻屑量．打钻要 求：①采用中空压风排屑钻杆；②匀速钻进每钻进 1ｍ测一次钻屑量． 矿山压力观测：① 运输巷和回风巷内各设 10 个观测站第 1个观测站距工作面煤壁 5ｍ观测站 间距为 5ｍ．在每个观测站架设二根单体液压支柱 支柱载荷用 ＹＨＹ--60型矿山压力表观测、活柱下缩 量用钢卷尺测量．② 工作面运输巷和回风巷顶底 板及两帮移近量用测尺测取．其实验方案如图 1 所示． 图 1 钻孔及矿压观测站布置 Ｆｉｇ．1 Ｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｆｂｏｒｅｈｏｌｅｓａｎｄｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ 2 实验结果分析 2∙1 矿山压力观测 根据现场实际观测结果如表 1所示 （1 ＃ ～4 ＃布 置时离煤壁较近反映规律不明显 ）由支柱载荷判 断出：①在距煤壁 20ｍ以外支柱载荷基本持平说 明距煤壁 20ｍ以外为原始应力区；②在距煤壁 11ｍ 左右位置支柱载荷最小说明此处的煤体承受最大 采动应力和地应力而支柱载荷相对就会变小；③在 距煤壁 5ｍ左右位置支柱载荷与原始应力区持平； ④煤壁处支柱载荷达到最高值说明煤壁处煤体承 载能力小施加在支柱上的载荷相对较大这也是要 加强端头支护的原因． 从以上分析知：卸压区宽度约为 5ｍ5～11ｍ 位置为塑性区 （应力集中区部分 ）11～20ｍ间位置 为弹性区 （应力集中区部分 ）20ｍ以后为原始应 力区． ·2·
第1期 尹光志等：钻屑量与矿山压力及瓦斯压力关系现场实验研究 ,3. 表1部分矿压观测值 Table 1 Same observed values of ground pressure 运输巷 回风巷 5 6 8 5 6 产 8 9 xh pAPa xh pMPa xhm pAlPa xhm pAPa xh pMIPa xh pAlPa x/m pMPa xh pMPa x/pMPa x/m pMPa 23.317.628.313.033.315.638.3、16.943.314.823.317.328.315.433.317.538.315.943.316.1 22.017.227.012.132.015.437.016.542.014.822.017.127.015.432.017.537.015.842.016.1 20.617.325.612.430.615.535.616.440.614.620.617.025.615.630.617.635.616.040.616.0 18.416.723.412.328.415.633.416.438.414.718.415.523.415.128.417.433.415.738.415.8 16.014.221.011.926.015.431.016.536.014.616.014.421.014.026.017.431.015.636.015.9 13.113.118.18.923.115.428.116.433.114.513.114.118.113.623.117.628.115.733.116.1 11.611.716.68.221.615.326.616.531.614.611.613.816.613.621.617.326.615.731.615.8 8.113.513.1 16.328.114.5 13.318.115.723.115.628.115.8 5.115.210.1 16.225.4.4 5.16510. 13.215.114.120.115.525.115.9 2.718.1 7 2 14.522.714.4 2.717.9 7.7 14.812.712.417.714.122.715.8 0.321.15.3 11.5 10 11 12.820.314.20.319.55.315.610.311.215.312.420.315.6 2.9 17.2 70 17.912.8 2.917.8 7.914.6 12.910.917.914.1 0.519.2 5 15. 9.9 15.510.5 0.520.4 5.517.3 10.510.315.513.4 3.1 17.5 13.413.19.8 3.118.4 8.113.213.111.7 0.119.35.115.810.18.5 0.120.15.115.410.111.2 2.717.67.712.3 2.717.27.713.7 0.319.85.314.6 0.319.45.315.7 2.916.9 2.916.8 0.018.4 0.018.9 注：x为到煤壁距离，mp为支柱载荷，MPa 2.2钻屑量分析 际推进度为15m.工作面在测试期间共推进75m, 现场共计测得五个循环，钻孔深度为20m,前 取每循环钻孔实测结果得平均钴屑量，如表2所示， 循环预留5m施工下一循环钻孔，即每个循环实 表2钻屑量实测值 Tab le 2 Measured vahes of drilling cuttngs weight 距煤 各循环平均实测钻屑量(kgm-1) 平均钻屑量 距煤 各循环平均实测钻屑量(kgm1) 平均钻屑量/ 壁加循环1循环2循环3循环4循环5 (kgm-1) 壁加 循环1循环2循环3循环4循环5 (kgm) 1 7.4 8.4 8.2 8.5 8.4 8.18 11 11.4 11.0 13.011.0 12.1 11.70 2 7.4 9.0 8.4 8.6 8.3 8.34 12 13.0 11.6 12.6 12.4 12.1 12.34 7.6 9.1 8.3 8.3 8.5 8.36 13 13.0 11.5 12.6 12.2 11.6 12.18 4 7.8 9.3 8.5 8.4 8.5 8.50 12.4 11.3 12.5 12.2 11.7 12.02 5 8.4 9.4 8.7 8.6 8.7 8.76 15 12.5 11.1 11.4 11.5 11.4 11.58 6 8.6 9.7 9.7 9.3 9.4 9.34 16 12.0 10.8 10.9 11.3 11.2 11.24 7 8.9 9.7 9.9 9.1 9.3 9.38 17 11.7 10.6 10.7 10.2 10.3 10.70 8 9.2 11.0 10.5 10.6 10.4 10.34 18 10.2 10.5 10.6 10.0 9.9 10.24 9 9.4 11.2 11.0 10.7 10.8 10.62 9.8 10.4 10.6 9.6 10.2 10.12 10 10.5 11.513.0 11.412.3 11.74 20 9.4 10.4 10.4 9.8 9.7 9.94
第 1期 尹光志等： 钻屑量与矿山压力及瓦斯压力关系现场实验研究 表 1 部分矿压观测值 Ｔａｂｌｅ1 Ｓｏｍｅｏｂｓｅｒｖｅｄｖａｌｕｅｓｏｆｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ 运输巷 回风巷 5＃ 6＃ 7＃ 8＃ 9＃ 5＃ 6＃ 7＃ 8＃ 9＃ ｘ／ｍ ｐ／ＭＰａ ｘ／ｍ ｐ／ＭＰａ ｘ／ｍ ｐ／ＭＰａ ｘ／ｍ ｐ／ＭＰａ ｘ／ｍ ｐ／ＭＰａ ｘ／ｍ ｐ／ＭＰａ ｘ／ｍ ｐ／ＭＰａ ｘ／ｍ ｐ／ＭＰａ ｘ／ｍ ｐ／ＭＰａ ｘ／ｍ ｐ／ＭＰａ 23∙3 17∙6 28∙3 13∙0 33∙3 15∙6 38∙3 16∙9 43∙3 14∙8 23∙3 17∙3 28∙3 15∙4 33∙3 17∙5 38∙3 15∙9 43∙3 16∙1 22∙0 17∙2 27∙0 12∙1 32∙0 15∙4 37∙0 16∙5 42∙0 14∙8 22∙0 17∙1 27∙0 15∙4 32∙0 17∙5 37∙0 15∙8 42∙0 16∙1 20∙6 17∙3 25∙6 12∙4 30∙6 15∙5 35∙6 16∙4 40∙6 14∙6 20∙6 17∙0 25∙6 15∙6 30∙6 17∙6 35∙6 16∙0 40∙6 16∙0 18∙4 16∙7 23∙4 12∙3 28∙4 15∙6 33∙4 16∙4 38∙4 14∙7 18∙4 15∙5 23∙4 15∙1 28∙4 17∙4 33∙4 15∙7 38∙4 15∙8 16∙0 14∙2 21∙0 11∙9 26∙0 15∙4 31∙0 16∙5 36∙0 14∙6 16∙0 14∙4 21∙0 14∙0 26∙0 17∙4 31∙0 15∙6 36∙0 15∙9 13∙1 13∙1 18∙1 8∙9 23∙1 15∙4 28∙1 16∙4 33∙1 14∙5 13∙1 14∙1 18∙1 13∙6 23∙1 17∙6 28∙1 15∙7 33∙1 16∙1 11∙6 11∙7 16∙6 8∙2 21∙6 15∙3 26∙6 16∙5 31∙6 14∙6 11∙6 13∙8 16∙6 13∙6 21∙6 17∙3 26∙6 15∙7 31∙6 15∙8 8∙1 13∙5 13∙1 7∙6 18∙1 14∙7 23∙1 16∙3 28∙1 14∙5 8∙1 14∙6 13∙1 13∙3 18∙1 15∙7 23∙1 15∙6 28∙1 15∙8 5∙1 15∙2 10∙1 6∙5 15∙1 13∙6 20∙1 16∙2 25∙1 14∙4 5∙1 16∙5 10∙1 13∙2 15∙1 14∙1 20∙1 15∙5 25∙1 15∙9 2∙7 18∙1 7∙7 9∙8 12∙7 11∙3 17∙7 14∙5 22∙7 14∙4 2∙7 17∙9 7∙7 14∙8 12∙7 12∙4 17∙7 14∙1 22∙7 15∙8 0∙3 21∙1 5∙3 11∙5 10∙3 11∙0 15∙3 12∙8 20∙3 14∙2 0∙3 19∙5 5∙3 15∙6 10∙3 11∙2 15∙3 12∙4 20∙3 15∙6 － － 2∙9 17∙2 7∙9 12∙7 12∙9 10∙1 17∙9 12∙8 － － 2∙9 17∙8 7∙9 14∙6 12∙9 10∙9 17∙9 14∙1 － － 0∙5 19∙2 5∙5 15∙2 10∙5 9∙9 15∙5 10∙5 － － 0∙5 20∙4 5∙5 17∙3 10∙5 10∙3 15∙5 13∙4 － － － － 3∙1 17∙5 8∙1 13∙4 13∙1 9∙8 － － － － 3∙1 18∙4 8∙1 13∙2 13∙1 11∙7 － － － － 0∙1 19∙3 5∙1 15∙8 10∙1 8∙5 － － － － 0∙1 20∙1 5∙1 15∙4 10∙1 11∙2 － － － － － － 2∙7 17∙6 7∙71 2∙3 － － － － － － 2∙7 17∙2 7∙7 13∙7 － － － － － － 0∙3 19∙8 5∙31 4∙6 － － － － － － 0∙3 19∙4 5∙3 15∙7 － － － － － － － － 2∙91 6∙9 － － － － － － － － 2∙9 16∙8 － － － － － － － － 0∙0 18∙4 － － － － － － － － 0∙0 18∙9 注：ｘ为到煤壁距离ｍ；ｐ为支柱载荷ＭＰａ． 2∙2 钻屑量分析 现场共计测得五个循环钻孔深度为 20ｍ前 一循环预留 5ｍ施工下一循环钻孔即每个循环实 际推进度为 15ｍ．工作面在测试期间共推进 75ｍ 取每循环钻孔实测结果得平均钻屑量如表 2所示． 表 2 钻屑量实测值 Ｔａｂｌｅ2 Ｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｓｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔ 距煤 壁／ｍ 各循环平均实测钻屑量／（ｋｇ·ｍ—1） 循环 1 循环 2 循环 3 循环 4 循环 5 平均钻屑量／ （ｋｇ·ｍ—1） 1 7∙4 8∙4 8∙2 8∙5 8∙4 8∙18 2 7∙4 9∙0 8∙4 8∙6 8∙3 8∙34 3 7∙6 9∙1 8∙3 8∙3 8∙5 8∙36 4 7∙8 9∙3 8∙5 8∙4 8∙5 8∙50 5 8∙4 9∙4 8∙7 8∙6 8∙7 8∙76 6 8∙6 9∙7 9∙7 9∙3 9∙4 9∙34 7 8∙9 9∙7 9∙9 9∙1 9∙3 9∙38 8 9∙2 11∙0 10∙5 10∙6 10∙4 10∙34 9 9∙4 11∙2 11∙0 10∙7 10∙8 10∙62 10 10∙5 11∙5 13∙0 11∙4 12∙3 11∙74 距煤 壁／ｍ 各循环平均实测钻屑量／（ｋｇ·ｍ—1） 循环 1 循环 2 循环 3 循环 4 循环 5 平均钻屑量／ （ｋｇ·ｍ—1） 11 11∙4 11∙0 13∙0 11∙0 12∙1 11∙70 12 13∙0 11∙6 12∙6 12∙4 12∙1 12∙34 13 13∙0 11∙5 12∙6 12∙2 11∙6 12∙18 14 12∙4 11∙3 12∙5 12∙2 11∙7 12∙02 15 12∙5 11∙1 11∙4 11∙5 11∙4 11∙58 16 12∙0 10∙8 10∙9 11∙3 11∙2 11∙24 17 11∙7 10∙6 10∙7 10∙2 10∙3 10∙70 18 10∙2 10∙5 10∙6 10∙0 9∙9 10∙24 19 9∙8 10∙4 10∙6 9∙6 10∙2 10∙12 20 9∙4 10∙4 10∙4 9∙8 9∙7 9∙94 ·3·
4 北京科技大学学报 第32卷 由于现场钻屑量实测值具有离散性，因此考察 的煤体应力最大位置为距煤壁11m位置，说明2124 平均钻屑量值可以减少误差.由表1可以看出钻屑 工作面的最大应力在距煤壁11m位置是正确的. 量在距煤壁12m处达到最大值，结合矿压观测结果 峰值前后平均钴屑量如图2所示 13 (a) 13T (b) E12 =-0.337x+16.543 5-=0.3844x+7.2629 叫 12 R2-0.9759 2-0.916 10 9 甚10 40 2 4 68 101214 13 15 17 19 21 距煤壁m 距煤壁m 图2矿山应力蜂值前后平均钻屑量.(a)峰值前平均钻屑量；(b)峰值后平均钻屑量 Fig 2 Average drilling cuttings weight (a)before and (b)after the peak ground pressure 由图2看出峰值前、后平均钻屑量可由下式表 应力 示： S=ax十b(峰前) 华 S=cx十d(峰后) (1) 式中，S为钻屑量，kgm；x为距煤壁距离，m:a 工作面 困 hc和d为拟合系数. 位置 式(1)表示钴屑量在峰值前呈线性增加，峰值 卸压区中原始应抠 后呈线性减少，该式成立的前提是施钻时必须严格 图3煤壁前方应力分布 Fig 3 Stress distribution on the workng face 按照操作规程操作，如果操作不规范实测的钻屑量 将产生较大误差，可能偏离式(1)规律. 由力学知识，当煤壁不发生片帮、冒顶时，煤壁 式(1)是在三汇一矿K,煤层现场测试得到的 前方极限平衡区处于相对稳定状态，因此在极限平 结果，反映出该煤层钻屑量变化规律.由于煤矿不 衡区水平方向为平衡状态，由文献[6-7]相关公式 同煤层的物理力学性质、化学成分等存在较大差异， 推导出： 因此如在其他煤层测试，钻屑量的拟合曲线可能发 a,=Nexp 26 (峰前) 生变化，可能不符合式(1)，需重新选择模型. m 2 2(x一) 3钻屑量同矿山压力、瓦斯压力关系 =Nexp m 一e 入m (峰后) 3.1矿山压力及瓦斯压力 (2) 煤矿井下开采作业破坏了原始地层中的应力平 式中，o,为垂直应力，MPa为层面间摩擦因数；m 衡状态，使采掘工作面煤壁前方煤体承受的应力重 为采高，m:入为侧向压力系数；N为煤壁支撑力， MPa当x=0时σ，=N,当0o,时煤壁稳定； 新分布，一般情况下，煤壁前方在较短时间内就会 当N>σ，时煤壁将发生片帮破坏；σ，为煤体抗拉强 形成应力重分布，首先在煤壁附近形成较高的集中 度，MPa为应力峰值位置， 应力（又称支承压力）当集中应力值达到煤体的强 度极限后，这部分煤体首先发生屈服变形，使集中应 式(2)反映出在未考虑瓦斯作用下的煤壁前方 垂直应力：与煤壁支撑力成正比，与层面间摩擦因数 力向煤体深部转移.经过一定时间后，形成卸压区， 正相关，与侧向压力系数和采高负相关 应力集中区和原始应力区，如图3所示.在这三个 区中煤体所受应力和变形性质各有差异 长壁工作面煤壁前方极限平衡区的含瓦斯煤体 由于塑性区和卸压区中的煤体经受了峰值应力 在水平方向处于极限平衡状态∑F,=Q假设在煤 的作用，使煤体受力接近最大承载能力，形成了极限 体x处的垂直面上瓦斯压力R、水平应力·.处处相 应力区，在极限应力区内的煤体处于极限应力状 等，如图4所示，即为： 态，处于极限应力状态的煤体通常承载能力低于集 m(o,-0十nm)-J2o,x=0 (3) 中应力，一般情况下，紧靠煤壁的卸压区中煤体承 式中，o,为距煤壁x处的水平应力，MPa Go为煤壁 载应力低于原始应力8) 处水平应力，6o=0B为距煤壁x处瓦斯压力
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 由于现场钻屑量实测值具有离散性因此考察 平均钻屑量值可以减少误差．由表 1可以看出钻屑 量在距煤壁 12ｍ处达到最大值结合矿压观测结果 的煤体应力最大位置为距煤壁11ｍ位置说明2124 工作面的最大应力在距煤壁 11ｍ位置是正确的． 峰值前后平均钻屑量如图 2所示． 图 2 矿山应力峰值前后平均钻屑量．（ａ） 峰值前平均钻屑量；（ｂ） 峰值后平均钻屑量 Ｆｉｇ．2 Ａｖｅｒａｇｅｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｗｅｉｇｈｔ（ａ） ｂｅｆｏｒｅａｎｄ（ｂ） ａｆｔｅｒｔｈｅｐｅａｋｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ 由图 2看出峰值前、后平均钻屑量可由下式表 示： Ｓ 0＝ａｘ＋ｂ（峰前 ） Ｓ 0＝ｃｘ＋ｄ（峰后 ） （1） 式中Ｓ 0为钻屑量ｋｇ·ｍ —1；ｘ为距煤壁距离ｍ；ａ、 ｂ、ｃ和 ｄ为拟合系数． 式 （1）表示钻屑量在峰值前呈线性增加峰值 后呈线性减少．该式成立的前提是施钻时必须严格 按照操作规程操作如果操作不规范实测的钻屑量 将产生较大误差可能偏离式 （1）规律． 式 （1）是在三汇一矿 Ｋ1 煤层现场测试得到的 结果反映出该煤层钻屑量变化规律．由于煤矿不 同煤层的物理力学性质、化学成分等存在较大差异 因此如在其他煤层测试钻屑量的拟合曲线可能发 生变化可能不符合式 （1）需重新选择模型． 3 钻屑量同矿山压力、瓦斯压力关系 3∙1 矿山压力及瓦斯压力 煤矿井下开采作业破坏了原始地层中的应力平 衡状态使采掘工作面煤壁前方煤体承受的应力重 新分布．一般情况下煤壁前方在较短时间内就会 形成应力重分布首先在煤壁附近形成较高的集中 应力 （又称支承压力 ）．当集中应力值达到煤体的强 度极限后这部分煤体首先发生屈服变形使集中应 力向煤体深部转移．经过一定时间后形成卸压区 应力集中区和原始应力区如图 3所示．在这三个 区中煤体所受应力和变形性质各有差异． 由于塑性区和卸压区中的煤体经受了峰值应力 的作用使煤体受力接近最大承载能力形成了极限 应力区．在极限应力区内的煤体处于极限应力状 态处于极限应力状态的煤体通常承载能力低于集 中应力．一般情况下紧靠煤壁的卸压区中煤体承 载应力低于原始应力 ［8--9］． 图 3 煤壁前方应力分布 Ｆｉｇ．3 Ｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ 由力学知识当煤壁不发生片帮、冒顶时煤壁 前方极限平衡区处于相对稳定状态因此在极限平 衡区水平方向为平衡状态．由文献 ［6--7］相关公式 推导出： σｚ＝Ｎｅｘｐ 2ｆｘ λｍ （峰前 ） σｚ＝Ｎｅｘｐ 2ｆｘ1 λｍ —Ｎ ｅｘｐ 2ｆ（ｘ—ｘ1） λｍ —1 （峰后 ） （2） 式中σｚ为垂直应力ＭＰａ；ｆ为层面间摩擦因数；ｍ 为采高ｍ；λ为侧向压力系数；Ｎ为煤壁支撑力 ＭＰａ当 ｘ＝0时 σｚ＝Ｎ当 0≤Ｎ≤σｔ时煤壁稳定； 当 Ｎ＞σｔ时煤壁将发生片帮破坏；σｔ为煤体抗拉强 度ＭＰａ；ｘ1为应力峰值位置． 式 （2）反映出在未考虑瓦斯作用下的煤壁前方 垂直应力：与煤壁支撑力成正比与层面间摩擦因数 正相关与侧向压力系数和采高负相关． 长壁工作面煤壁前方极限平衡区的含瓦斯煤体 在水平方向处于极限平衡状态 ∑ Ｆｘ＝0假设在煤 体 ｘ处的垂直面上瓦斯压力 ｐｘ、水平应力 σｘ处处相 等如图 4所示即为： ｍ（σｘ—σ0＋ｐｘ—ｐ0）—∫0 ｘ 2σｚｆｄｘ＝0 （3） 式中σｘ为距煤壁 ｘ处的水平应力ＭＰａ；σ0 为煤壁 处水平应力σ0 ＝0；ｐｘ 为距煤壁 ｘ处瓦斯压力 ·4·
第1期 尹光志等：钻屑量与矿山压力及瓦斯压力关系现场实验研究 ,5. MPa为煤壁处瓦斯压力，为大气压力，MPa为 式(5)反映出突出煤层长壁工作面钻屑量同矿 层间摩擦因数 山压力、瓦斯压力之间存在正相关关系，在固定瓦斯 应力川 压力时，钻屑量随着矿山压力正向变化：在相同矿山 压力时，钻屑量随着瓦斯压力正向变化 煤 煤与瓦斯突出矿井一般采用钻屑指标法预测预 报煤与瓦斯突出危险性，在严格按照操作规程要求 操作施钻的情况下，通过式(5)即可以间接计算出 工作面 煤体 矿山压力分布规律，如果操作不规范实测的钻屑量 位置 将产生较大误差，可能偏离式(1)规律，从而影响式 图4突出煤层极限平衡区应力状态 (5)准确性，使矿山压力计算值误差较大， Fig 4 Fored state of the lin it equilibrim zone of outburst coal 3.3实例验证 将式(2)代入式(3)，整理得 通过在三汇一矿现场取样，在重庆大学的 Ac,十B一=λN 2玉 MTS815力学试验机上测得K1煤层顶板参数如表3 exλm (峰前) 所示 入o,十n一pm=λY exp am (4) 表3三汇一矿地层参数 Table 3 Fomation parameters of SanhuiM ine 2fx-9 exp +1 (峰后) 名称 o。MPag,MPaP/(°)CMPaμHm 入m K1煤层 10 1 20 0.360.332.79 式(4)为未考虑施钻卸压时的煤壁前方矿山压 B2(细砂岩) 78 10 50 18 0.2211.98 力和瓦斯压力， K2-B3(灰岩) 58 1 45 0.318.85 3.2钻屑量同矿山压力、瓦斯压力关系建立 K,底板 80 10.5 5219 0.211.42 将式(1)代入式(4)，并考虑施钴卸压后的卸压 K:煤层 女 1.2 22.50.9 0.311.16 系数，整理得到： B:(灰岩) 170.3226 4730 0.1813.78 2.ta-o -1 (峰前) 注：B:为“大铁板即主关键层，该层以上部分按平均密度2.5 m一3计. ,tn=Ne[月 入maJ 根据表3及现场实测数据确定公式(4)相关参 ]+ 数入=0.33：根据现场实测2124工作面K1煤层原 始瓦斯压力为3.6MPa经抽放后，2124工作面煤层 (峰后) 瓦斯压力(pw)为1.8MPa仍然有突出危险，卸压区 (5) 内瓦斯压力(o)为0.7MPa层间摩擦因数= 式中，品为钻屑量最大值，kgm;为施钻后的卸 0.364 压系数，矿山压力越大，卸压效果越明显 将以上参数代入式(5)得出表4 表4施钻前后矿压对比 Table4 Camparison of gmound pressure before and afer drilling 距煤壁m 平均钻屑量(kgm) 施钻前RAM1Pa施钻后RMPa施钻前o,MPa施钻后s,MPa 备注 8.18 0.3 0.2 0.58 0.56 一 2 8.34 0.5 0.3 2.57 0.80 3 8.36 0.7 0.4 7.63 1.55 4 8.50 1.1 0.5 18.82 4.72 5 8.76 1.8 0.6 43.82 13.44 未施钻时峰值 6 9.34 1.8 0.7 43.63 17.66 7 9.38 1.8 0.8 41.04 24.38 10.34 1.8 0.9 35.37 29.00 9 10.62 1.8 1.0 22.97 32.72
第 1期 尹光志等： 钻屑量与矿山压力及瓦斯压力关系现场实验研究 ＭＰａ；ｐ0为煤壁处瓦斯压力为大气压力ＭＰａ；ｆ为 层间摩擦因数． 图 4 突出煤层极限平衡区应力状态 Ｆｉｇ．4 Ｆｏｒｃｅｄｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｌｉｍｉｔｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｚｏｎｅｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌ 将式 （2）代入式 （3）整理得： λσｚ＋ｐｘ—ｐ0＝λＮ ｅｘｐ 2ｆｘ λｍ —1 （峰前 ） λσｚ＋ｐｘ—ｐ0＝λＮ ｅｘｐ 2ｆ λｍ ｘ1 — ｅｘｐ 2ｆ（ｘ—ｘ1） λｍ ＋1 （峰后 ） （4） 式 （4）为未考虑施钻卸压时的煤壁前方矿山压 力和瓦斯压力． 3∙2 钻屑量同矿山压力、瓦斯压力关系建立 将式 （1）代入式 （4）并考虑施钻卸压后的卸压 系数整理得到： λσｚ＋ｐｘ—ｐ0＝λＮ ｅｘｐ 2ｆ ｉλｍ Ｓ 0—ｂ ａ —1 （峰前 ） λσｚ＋ｐｘ—ｐ0＝λＮｅｘｐ 2ｆ ｉλｍ Ｓ 0 ｍａｘ—ｂ ａ ＋ λＮ —ｅｘｐ 2ｆ ｉλｍ Ｓ 0—ｄ ｃ — Ｓ 0 ｍａｘ—ｂ ａ ＋1 （峰后 ） （5） 式中Ｓ 0 ｍａｘ为钻屑量最大值ｋｇ·ｍ —1；ｉ为施钻后的卸 压系数矿山压力越大卸压效果越明显． 式 （5）反映出突出煤层长壁工作面钻屑量同矿 山压力、瓦斯压力之间存在正相关关系在固定瓦斯 压力时钻屑量随着矿山压力正向变化；在相同矿山 压力时钻屑量随着瓦斯压力正向变化． 煤与瓦斯突出矿井一般采用钻屑指标法预测预 报煤与瓦斯突出危险性在严格按照操作规程要求 操作施钻的情况下通过式 （5）即可以间接计算出 矿山压力分布规律．如果操作不规范实测的钻屑量 将产生较大误差可能偏离式 （1）规律从而影响式 （5）准确性使矿山压力计算值误差较大． 3∙3 实例验证 通过在 三 汇 一 矿 现 场 取 样在 重 庆 大 学 的 ＭＴＳ815力学试验机上测得 Ｋ1煤层顶板参数如表 3 所示． 表 3 三汇一矿地层参数 Ｔａｂｌｅ3 ＦｏｒｍａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＳａｎｈｕｉＭｉｎｅ 名称 σｃ／ＭＰａσｔ／ＭＰａ φ／（°） Ｃ／ＭＰａ μ Ｈ／ｍ Ｋ1煤层 10 1 20 0∙36 0∙33 2∙79 Ｂ2（细砂岩 ） 78 10 50 18 0∙22 11∙98 Ｋ2--Ｂ3（灰岩 ） 58 7 45 11 0∙31 8∙85 Ｋ4底板 80 10∙5 52 19 0∙2 11∙42 Ｋ4煤层 11 1∙2 22∙5 0∙9 0∙31 1∙16 Ｂ4（灰岩 ） 170∙32 26 47 30 0∙18 13∙78 注：Ｂ4为 “大铁板 ”即主关键层该层以上部分按平均密度 2∙5 ｔ·ｍ—3计． 根据表 3及现场实测数据确定公式 （4）相关参 数 λ＝0∙33；根据现场实测 2124工作面 Ｋ1 煤层原 始瓦斯压力为 3∙6ＭＰａ经抽放后2124工作面煤层 瓦斯压力 （ｐｘ1）为 1∙8ＭＰａ仍然有突出危险卸压区 内瓦斯压力 （ｐｘ0 ）为 0∙7ＭＰａ；层间摩擦因数 ｆ＝ 0∙364． 将以上参数代入式 （5）得出表 4． 表 4 施钻前后矿压对比 Ｔａｂｌｅ4 Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｇｒｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｄｒｉｌｌｉｎｇ 距煤壁／ｍ 平均钻屑量／（ｋｇ·ｍ—1） 施钻前 ｐｘ／ＭＰａ 施钻后 ｐｘ／ＭＰａ 施钻前 σｚ／ＭＰａ 施钻后 σｚ／ＭＰａ 备 注 1 8∙18 0∙3 0∙2 0∙58 0∙56 － 2 8∙34 0∙5 0∙3 2∙57 0∙80 － 3 8∙36 0∙7 0∙4 7∙63 1∙55 － 4 8∙50 1∙1 0∙5 18∙82 4∙72 － 5 8∙76 1∙8 0∙6 43∙82 13∙44 未施钻时峰值 6 9∙34 1∙8 0∙7 43∙63 17∙66 － 7 9∙38 1∙8 0∙8 41∙04 24∙38 － 8 10∙34 1∙8 0∙9 35∙37 29∙00 － 9 10∙62 1∙8 1∙0 22∙97 32∙72 － ·5·