【摘要】：红柳林煤矿位于陕北黄土沟壑区,矿区地表地形复杂,沟壑纵横,在该区域进行大规模、高强度的煤炭开采,地表移动变形更加复杂,并时常引发滑坡、坍塌、崩塌等地质灾害,因此研究该区采动地表移动变形特征具有重大意义。本文根据红柳林煤矿地质条件为建模原型,利用UDEC离散元数值模拟软件,研究了S1501工作面地表及覆岩位移、应力变化及裂隙发育;研究了在地表为平坦情况下,不同黄土层厚度、不同采高、不同土岩比条件下煤层开采时的地表移动变形规律;研究了地表为沟壑情况下,不同覆岩类型、不同工作面推进方向及工作面位置不同条件下,进行煤层开采时的地表移动变形规律,取得的主要成果如下:(1)在S1501工作面地质条件下进行煤层开采,工作面过沟壑时,斜坡水平位移明显大于地表水平部分,坡脚处垂直位移量小于两侧位移,并且黄土层中纵向裂隙最先产生,至开采结束后,黄土层中横、纵裂隙均较为发育。距离煤层较远处的细粒砂岩,相当于实际地质条件中的关键层,对上覆岩层及黄土层移动变形起控制作用。(2)工作面上方地表为平坦状态时,随着黄土层厚度的增加,地表最大沉降值和最大水平移动值都呈非线性变化,黄土层具有加载和减缓地表沉陷的双重作用;地表沉降量与采高成正相关,地表水平位移随采高增大而增大;随着黄土层占比增大,地表沉陷程度增大,当黄土层占比过大时(土岩比大于2:1),地表变形程度有所减小;运用灰色关联分析了影响地表下沉与水平位移的三种因素的敏感性,均是采高土岩比黄土层厚度。(3)在单向坡条件下进行煤层开采,坡脚处的垂直位移小于其两侧的垂直位移,斜坡上的水平位移,自坡顶至坡脚处呈现先增大后减小的趋势,并且在坡脚处,水平位移量明显减少;水平变形在坡体后方的影响范围大于坡体前侧,并且在逆坡开采情况下,坡体两侧地表受到采动影响程度要大于顺坡开采;坡体及坡体后方存在大量的裂缝,会导致斜坡不稳定,在雨水冲刷作用下更易造成崩塌灾害。(4)在单向坡条件下进行煤层开采,工作面位于坡体下方不同位置时,地表最大下沉量不同,并且出现位置也不相同;工作面位于坡体左侧下方时,地表水平位移正负值均有出现;工作面处于坡体下方不同位置时,位于采空区上方的地表水平位移变化均较为剧烈,并且在下沉盆地底部的水平移动值不为零;工作面位置处于坡体下方右侧时,其水平变形影响范围最大。(5)在凹形坡条件下进行煤层开采,处于顺坡位置坡体上的垂直位移要大于逆坡位置下的垂直位移,从坡顶至坡脚处,两侧坡体垂直位移呈现先增大后减小的趋势;在凸形坡条件下进行煤层开采,垂直位移量在接近坡脚处最小;工作面位于凹形坡下方时,地表水平变形程度要大于工作面处于凸形坡情形下。
【图文】：
技术路线图
红柳林煤矿交通位置图
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD327
【参考文献】
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