方程:
C = 0. 485e
- 0. 002 05H
( 3)
用式 ( 3) 估 算 出 来 的 C 值 标 准 离 差 等 于
0. 016, 对采矿现实是足够准确的。
2. 3
短壁工作面积水系数的确定
短壁工作面冒落法采煤积水系数的计算可以从
测量数据取其算数平均值:
C = 0. 438
( 4)
平均值的标准离差值等于
0. 012 8, 对采矿来
说这个离差值是精确的。
3
水砂充填采空区积水量的研究
水砂充填的积水系数 C, 等于在上覆岩层影响
下工作面受到压缩的充填砂之出水率
乘以岩层厚
度 M 和已采过煤层的原来厚度M
0
之比, 即
C =
M
M
0
( 5)
在试验室用水 的压力把各种粒 度组成的砂压
紧, 然后确定其出水率。在沁水煤田范围内, 从不同
的矿井中采取了 120个砂样用做水砂充填实验。为了
建立砂的出水率和在工作面中砂所压缩程度之间的
关系, 将每个样品放置在特殊的圆柱形容器中, 样品
在松散状态下和在压力作用下压紧后, 分别测定出
水率 5 次, 所 施 加 的 压 力 为 5. 2, 10. 4, 15. 6, 20. 8
MPa, 分别相对于 200, 400, 600, 800 m 深度的上覆岩
石压力。
除了做出水率的实验外, 对每个样品还要进行
粒度分析, 并确定其特征参数, 即有效粒径 d
10
和均
匀系数 U:
U = d
60
/ d
10
( 6)
实验的目的是为了建立每个砂样在松散状态和
在各种负载下压紧后的出水率
。压缩前测定圆柱
形砂层厚度 M
0
, 压缩后测定砂层厚度 M , 用公式( 5)
确定出积水系数 C 。
因此, 对于每一个砂样有 5 个 C 值和 5 个对应的
压力值 p , 此外还有测定每个样品的粒度分析参数
d
10
和 U, 获得 C, d
10
, U , p 数值共 650 个。
其次, C 值
对于 d
10
, U 和p 的线性回归系数, 可利用变数的各种
联立方程和它们的对数联立方程来计算。最后确定
回归方程的形式, 在这些方程中相关系数可能很大,
而方程则可能很小。方程的最终形式如下:
C = 1. 673d
0. 716
10
∀ e
- 0. 329U
∀ e
- 0. 041 7p
( 7)
式中 p 是矿山压力, MPa。
复相关系数 R = 0. 682; 标准离差 S = 0. 057 2,
证实相关性是良好的, 而且其有效程度很高。
根据正在生产和废弃的 9 个采砂场任意采取的
130 个砂样试验, 粒度组分参数平均值如下:
d
10
= 0. 21
u = 2. 09
一般该值的标准离差分别是 0. 051 7和 0. 501 1。
确定 C 值可用下面公式估算:
C = 0. 275e
- 0. 014 7p
( 8)
它的曲线如图 1 所示。
图 1 不同条件下的 C 值
4 结论
采空区的积水量等于已采出煤层的原始体积与
小于 1 的单位积水系数 C 的乘积。积水系数 C 值
取决于采空区物质的质量和由于矿山压力所引起的
压缩程度。对于用冒落法管理的采空区, 在测定蓄水
区排出水量的基础上, 建立了积水系数与采空区深度
之间的经验关系式( 3) 。对于水砂充填的采空区, 建
立了积水系数与矿山压力之间的关系式( 7) 和(8) 。
通过不同采矿条件下积水系数的引出, 能够从
量上对采空区积水进行估算, 对指导煤矿排水设计
具有重要作用。
参考文献:
[ 1] 王作宇. 承压水上采煤[ M] . 北京: 煤炭工业出版社, 1992
[ 2] 胡宽
王容
. 采掘工作面底板突水和防治原则的基本理论研
究[ J] . 华北地质矿产杂志, 1999
[ 3] 焦煤集团. 五阳煤矿南峰扩区工程建设安全综合治理技
术报告[ R] . 2003
( 责任编辑: 吴自立)
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2005 年 4 月
矿业安全与环保
第 32 卷第 2 期