黄土沟壑区下斜交叠置开采地表下沉系数研究

发布时间：2019-10-08 11:37

【摘要】：受黄土沟壑区坡体稳定性的影响,地表下沉系数动态变化,导致地表下沉系数难以确定。为了研究上下两工作面斜交叠置开采及黄土沟壑地形影响的下沉系数,以陕北柠条塔煤矿N1114和N1206工作面开采叠置区为研究对象,给出了叠置区地表观测站的布置方法,利用开采损害预计评价系统软件及黄土沟壑区坡体稳定性分析,提出了一种确定黄土沟壑区下斜交叠置开采地表下沉系数的方法,并结合工程实例验证了该方法的可行性,研究成果可为今后黄土沟壑区开采地表下沉系数分析及确定提供科学依据。
【图文】：

示意图,工作面,示意图,观测线

地表，此类煤层开采极易诱发地质灾害。1.2矿区观测线布置为了能够使观测线有效控制开采影响半盆地，同时确保进一步研究N1114和N1206工作面开采时地表沿走向和倾向两个方向的移动变形规律，观测站拟布置2条走向观测线(A、B观测线)，3条倾向观测线(C、D、E观测线)。考虑到N1114工作面与N1206工作面斜交叠置的关系，结合N1206工作面地表分布特征，且倾斜观测线相对较难布置，故分别在倾向方向布置D、E观测线，为分析叠置区的最大下沉量、沟壑区坡体的滑移量及该区域在倾向方向的影响范围提供依据。观测站布置见图1。图1N1114和N1206工作面开采地表观测站布置示意图2下沉系数的确定下沉系数η是在充分采动条件下，由地表出现的最大下沉值与平均开采厚度之比来确定的。实践观测表明，通常在采空区的长度和宽度均达到(1.2～1.4)H(H为开采深度)时，地表可达充分采动状态，此时地表下沉系数在没有其他影响条件下是不变的［7］。由于所布设的观测线的最大下沉值主要位于叠置区，在计算下沉系数时，需考虑N1114和N1206工作面的相互影响，其下沉系数计算分析如下:1)由2014年5月10日的观测数据显示可知:N1114工作面开采已经推过C观测线，而N1206工作面对C观测线影响较小，，此时C观测线的下沉可以看作是由N1114单一工作面的采动引起的，最大下沉点为C20，其值为1168mm，平均采高为1.85m，近水平煤层，故N1114工作面单一开采时的下沉系数为:η=1.1681.85≈0.63(1)2)对于N1206工作面的下沉系数，由于受N1114工作面开采的相互影响，无法直接求取，现通过下述方法来确定其下沉系数:为了减小N1114和N1206工作面的重复采动，以及避免地面坡体的影响，故选取D09测点(D09位于N1114工作面拐点处，该处的下沉值为最大下沉值的一半

工作面,地表下沉,等值线,单位

重复采动下的概率积分预计参数，见表1。表1计算机反演模拟求解的概率积分预计参数工作面编号下沉系数η主要影响角正切值tanβ拐点偏移距d/md/H水平移动系数bN11140.601.5214.760.120.28N12060.711.8821.060.130.25N1114(重复采动)0.681.5514.760.120.28N1206(重复采动)0.801.9021.060.130.26通过计算机反演分析可知，重复采动系数k=1.13，通过式(3)、式(4)可以得到N1206工作面的下沉系数为0.73。按上述参数进行计算机反演模拟给出N1114工作面与N1206工作面开采的预计地表下沉等值线，见图2。图2N1114工作面与N1206工作面开采地表下沉等值线(单位:mm)理论预计的下沉盆地边界位于A06、C08、E15测点处，这与实测数值相吻合。通过图2给出的下沉值，结合两工作面均开采完后现场最终实测的观测数据，如:N1114工作面开采，C15、C16现场实测的下沉值分别为915、1228mm，计算机反演分析的下沉值分别为1000、1200mm，可见在不受黄土沟壑区坡体影响下，计算机反演结果与实测数据基本吻合。4黄土沟壑区坡体对地表下沉系数的影响分析沟壑区坡体在煤层开采的影响下破坏了其原始的稳定状态。在山体重力作用下引起山体滑移，加·56·Vol.43No.5Oct.2016矿业安全与环保MININGSAFETY＆ENVIＲONMENTALPＲOTECTION第43卷第5期2016年10月
【作者单位】：西安科技大学能源学院;西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室;陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司;西安科技大学地质与环境工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(51504182);国家自然科学基金项目(51474173) 陕西省重点科技创新团队计划项目(2013KCT-16) 陕西省重点实验室科学研究计划资助项目(13JS066) 陕西省科技统筹创新工程项目(2011KTZB01-02-04)
【分类号】：TD327

【相似文献】