巨厚火成岩下隔离注浆充填控制地表大面积突然塌陷研究

发布时间：2017-12-12 14:11

  本文关键词：巨厚火成岩下隔离注浆充填控制地表大面积突然塌陷研究

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【摘要】：巨厚岩层在我国多个矿区均有分布,由于巨厚岩层下采煤导致的地表沉陷表现出与传统开采沉陷不同的特征,近年来这一特殊地质条件下的地表沉陷问题逐渐引起矿山开采沉陷研究者的关注。海孜煤矿Ⅱ102采区就是一个典型的巨厚岩层存在的矿区,海孜煤矿Ⅱ102采区初期回采过程中的地表沉陷特征具体表现为:在Ⅱ102采区西翼前两个工作面回采后,地表下沉值远小于相同地区的地表下沉经验值。研究表明这一特殊沉陷特征主要源于煤层上方的巨厚火成岩在煤层开采后没有发生大面积的破断,进而缓解了地表下沉量。但是巨厚火成岩的悬露面积会随着煤层开采尺寸的增大而逐渐增加,一旦火成岩悬露面积超过其承载极限,作为覆岩主关键层的巨厚火成岩会出现大面积破断的可能,从而引起采区地表的突然塌陷,这将给采区地表建筑物和生态环境带来危害。鉴于此,本论文以海孜煤矿Ⅱ102采区巨厚火成岩下长壁开采地表沉陷问题为背景,综合利用理论分析和数值模拟等研究手段,并结合现场工程探测,对巨厚火成岩下长壁开采可能引起的地表大面积突然塌陷风险以及利用隔离注浆充填方法进行沉陷控制的机制展开了深入研究,本论文的主要研究成果如下:(1)结合弹性力学方法建立力学模型并从理论上分析了巨厚火成岩在竖向均布载荷作用下承载特性、极限破断距、开始发生破断的位置。(2)利用数值模拟方法对Ⅱ102采区在不进行任何保护措施下继续回采Ⅱ1026工作面的地表沉陷情况进行了模拟,数值模拟表明在Ⅱ1022、Ⅱ1024工作面回采后不进行任何充填的条件下回采Ⅱ1026工作面地表会出现大面积突然塌陷的风险。(3)通过数值模拟方法研究了Ⅱ1022、Ⅱ1024进行采后隔离注浆充填、Ⅱ1026工作面进行滞后注浆条件下,回采Ⅱ1026工作面将引起的地表沉陷情况。数值模拟表明隔离注浆充填可以有效的控制巨厚火成岩的稳定性,进而避免了地表大面积突然塌陷灾害的发生。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD327

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本文编号：1282781