淮北矿区开采地表沉陷规律研究

发布时间：2018-03-31 10:11

本文选题：地表沉陷　切入点：相似模拟　出处：《安徽建筑大学》2015年硕士论文

【摘要】：近年来煤炭的大量开采引起地质环境损害严重,随着国家经济的飞跃发展,迫切需求更多的建设用地,而越来越多的地表由于煤层开采产生沉陷,致使人与地、人与环境之间的矛盾十分突出。为此,本文以淮北矿区开采沉陷情况为背景,探索了采空区沉陷规律及控制方法。主要研究内容如下:通过对淮北矿区三个煤矿实测结果比较发现,该矿区整体下沉系数较大,属于厚松散层下采煤,松散层会引起地表移动范围扩大,地表下沉量增加,所以在松散层越厚的地方下沉系数越大。对卧龙湖煤矿首采区连续开采的103、104和105三个工作面进行了相似材料模拟实验,观测了煤层开挖后地表下沉系数、下沉速度及地表移动范围演化规律,并与实测结果比较验证实验的准确性。运用FLAC3D软件对五沟煤矿1013工作面地表移动进行了数值模拟,与1013工作面工作面实测结果比较验证了数值模拟的准确性和可行性。在此基础上建立了采深150m、200m、250m、300m、350m、400m、450m、500m,开采宽度分别为100m、150m、200m、250m、300m、400m、500m、600m情况下的数值模拟模型,研究不同采深及采动程度对地表沉陷的影响;为研究倾斜煤层倾角大小对地表移动规律的影响,又建立了煤层倾角为0°、10°、20°、30°的开采模型。分析结果表明:煤层水平开采时地表最大下沉点在采空区工作面中央上方位置,地表下沉曲线关于采空区中央对称分布;地表水平移动曲线关于采空区中间呈反对称,两边最大水平移动点分别靠近开切眼和煤壁处。在未充分开采阶段,地表最大下沉值和最大水平移动值主要受采动程度的影响,采动程度越大其值越大,达到充分采动后二者不再增大,在下沉盆地呈现平底现象,地表移动曲线在采空区中央出现不移动段。地表下沉系数随着宽深比的增大而增大,开始时增大的比较快,后期增速逐渐减小,最后达到充分采动后下沉系数不再变化。地表水平移动采高比随着宽深比的增大而增大,开始时增大的比较快,后期增速逐渐减小,达到最大值后会有小幅度波动,充分采动后趋于稳定。当开采宽度相同时,开采深度越大,地表最大下沉值和最大水平移动值越小,说明开采深度对地表移动变形起到缓冲作用。地表下沉值与采深呈近线性减小关系,在达到充分采动之后的最大下沉值与采深的线性关系最为明显。地表水平移动随着采深的增大基本呈减小趋势,但是部分点出现波动情况,在达到充分采动之后的最大水平移动值随采深增大而减小,且减小速度逐渐变缓。随着采深的增大,达到充分采动的采宽也逐渐增大,充分采动的宽深比可达到2.5左右。开采影响边界距采空区边界水平距离随采深的增大而增大,呈近线性分布。地表移动边界角随采深增加先增大后减小,在350m达到最大值47.8°。随着煤层倾角的增大,相同采宽下的地表最大下沉值和最大水平移动值逐渐减小。最大下沉值逐渐偏离采空区中央向上山方向偏移,下沉曲线不再具有对称性;最大水平移动值在下山方向比上山方向减小的快,水平移动曲线也不再具有反对称性。开切眼处移动边界角和走向移动边界角随着煤层倾角增大而增大,两者都近似呈线性增长,且开切眼处移动边界角增长的更快。煤壁处移动边界角比其它两处的边界角要小,但和煤层倾角无明显关系。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD327

【参考文献】