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张家峁煤矿15201综采工作面地表移动规律研究

发布时间:2018-07-03 08:24

  本文选题:综采工作面 + 地表移动 ; 参考:《西安科技大学》2015年硕士论文


【摘要】:随着工业化进程的加快,我国对能源的需求也越来越大,其中煤矿资源又是当今能源的主要来源。煤炭等矿物一旦被采出,会造成地表变形开裂和建(构)筑物破坏,甚至造成水土流失,诱发滑坡和泥石流等地质灾害,极大地影响人们正常的生产生活和生命财产安全,因此,深入开展地下开采地表移动规律方面的研究意义重大。鉴于此,本文综合运用理论分析、现场监测和数值模拟等研究方法,以张家峁煤矿15201综采工作面为工程依托,综合运用理论分析、数值模拟和现场实测等方法,在建立地表移动观测站和工作面开采期间近15个月的移动观测和地表损坏勘测结果分析的基础上,得出地表移动角值参数和概率积分预计参数,并采用数值模拟方法对地表移动规律进行了研究,取得了具有一定价值的研究成果,主要成果如下:(1)根据张家峁煤矿15201综采工作面的开采环境,对地表移动观测系统进行了设计。在现场监测数据分析的基础上,给出了张家峁煤矿5-2煤层综合开采边界角、基岩角和土层角、充分采动角以及地表移动启动步距等开采地表岩层移动相关参数,并得知观测区各测点的地表移动都经历了启动阶段、活跃阶段、衰退阶段,但各测点3个阶段的持续时间都有所不同。(2)通过地表移动观测数据和地表沉陷的破坏特征,分析了张家峁矿区特有的厚黄土层、薄基岩、浅埋深条件下的开采沉陷规律,结果如下:观测区地表形成了平行于顺槽靠采空区边界外侧和切眼附近的永久裂缝,形成了随工作面的推进超前于工作面的闭合裂缝;地表移动剧烈且迅速;地表移动破坏较大,尤其在沟壑或沟壑边缘的地表变形破坏更为严重;地表裂缝的产生在一定程度上抑制了地表变形的范围,增大了地表移动角;在山区地表厚黄土层覆盖条件下,在地表沉陷过程中会出现台阶式断裂破坏,导致黄土层的边界角减小,移动角增大,与其他地层中的开采沉陷地表移动规律不同。(3)运用概率积分法对半无限开采时地表移动盆地主断面上的移动进行了变形预计,给出了适合概率积分法的预计参数。同时,通过理论预计公式对实测的地表下沉曲线进行了拟合,拟合结果表明:根据实测的数据确定的概率积分法参数满足矿区地质采矿条件下要求,预计结果与实测结果吻合较好;运用大型有限元软件ANSYS对开采引起的地表沉降进行了数值模拟,进一步分析了地表移动规律及特征,模拟结果与实测结果规律一致。
[Abstract]:With the acceleration of industrialization, the demand for energy in China is increasing, among which coal resources are the main source of energy. Once coal and other minerals are extracted, they will cause ground deformation, cracking, building (construction) damage, and even soil erosion, causing geological disasters such as landslides and debris flows, which will greatly affect people's normal production and life and property safety. Therefore, it is of great significance to study the law of surface movement in underground mining. In view of this, this paper synthetically applies theoretical analysis, field monitoring and numerical simulation methods, taking the 15201 fully mechanized mining face of Zhangjiaomao Coal Mine as the engineering support, and synthetically using the methods of theoretical analysis, numerical simulation and field measurement, etc. Based on the analysis of the movement observation and surface damage survey results during the last 15 months during the mining period of the ground movement observation station and the working face, the parameters of the surface movement angle and the probability integral prediction parameters are obtained. Numerical simulation method is used to study the law of surface movement, and some valuable research results are obtained. The main results are as follows: (1) according to the mining environment of 15201 fully mechanized mining face in Zhangjiamao Coal Mine, The surface movement observation system is designed. On the basis of field monitoring data analysis, the related parameters of mining surface strata movement, such as comprehensive mining boundary angle, bedrock angle and soil layer angle, sufficient mining movement angle and starting distance of surface movement, are given in Zhangjiaomao Coal Mine. It is also known that the surface movement of each observation site has experienced the start-up stage, active stage and decline stage, but the duration of the three phases is different. (2) through the observation data of the surface movement and the destructive characteristics of the surface subsidence, The rules of mining subsidence under the conditions of thick loess layer, thin bedrock and shallow buried depth in Zhangjiaomao mining area are analyzed. The results are as follows: the surface of the observation area has formed permanent cracks parallel to the outer side of the goaf boundary and near the cut hole in the Shunjiaomao mining area. With the advance of the working face, the closed cracks are formed, the surface movement is violent and rapid, the surface movement damage is larger, especially in the gully or gully edge surface deformation damage is more serious. The occurrence of surface cracks to some extent inhibits the range of surface deformation and increases the angle of surface movement. As a result, the boundary angle of loess layer decreases and the moving angle increases, which is different from the law of surface movement of mining subsidence in other strata. (3) the movement on the main section of surface moving basin during semi-infinite mining is predicted by using probability integral method. The prediction parameters suitable for probabilistic integration method are given. At the same time, the measured surface subsidence curve is fitted by theoretical prediction formula. The fitting results show that the parameters of probability integration method determined by the measured data can meet the requirements of geological and mining conditions in mining areas. The predicted results are in good agreement with the measured results, and the surface subsidence caused by mining is simulated by using the large finite element software ANSYS, and the law and characteristics of surface movement are further analyzed, and the simulation results are consistent with the measured results.
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TD325

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本文编号:2093020

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