亭南煤矿三盘区开采地表移动变形规律研究

发布时间：2020-07-16 09:47

【摘要】：彬长矿区亭南煤矿地处陇东黄土高原东南部,亦属陕北黄土高原南部梁沟壑区,开采煤层覆岩中普遍赋存厚度在200 m以上坚硬洛河组砂岩,且地表覆盖有较厚的第四系黄土松散层,地表移动规律受洛河组砂岩与黄土层共同耦合作用。在此条件下研究地表移动规律对亭南煤矿建(构)筑物下压煤的安全开采具有重要的研究应用价值。本文以亭南煤矿三盘区4#煤层开采为研究背景,对三盘区地质采矿条件特征进行分析,并在开采工作面地表进行了移动变形观测,给出了非充分采动条件下地表移动规律,其结果表明:当单一工作面开采时,地表移动变形微弱,下沉系数仅为0.028,未对地表建筑造成损坏,属于非充分采动;当回采接替至两个工作面时,地表移动变形幅度增大,下沉率达到0.15,亦属非充分采动。一个工作面与两个工作面开采条件下的采动移动范围基本一致,但多工作面开采后地表点的下沉值和下沉速度急剧增大,其主要原因是由于受洛河组坚硬岩层的控制作用。应用FLAC3D软件模拟各工作面开采地表移动变形规律,结果证实,303、305工作面开采地表移动规律与实测结果基本吻合;307工作面开采后,地表下沉系数为0.431,地表仍未达到充分采动;309工作面开采后,地表下沉系数为0.554,达到充分采动状态,分析给出了充分采动条件下的地表移动变形规律。由于受巨厚洛河组砂岩的控制影响,使得三盘区地表达到充分采动时的开采范围较常规开采条件下大。当倾向(最小)开采范围/采深≥1.5时,地表方能达到充分采动。在地表实测及数值模拟基础之上,进一步分析了白垩系洛河组高位厚硬砂岩下开采地表的移动变形规律及特征。受洛河组砂岩主关键层的控制作用,使得地表下沉值与主关键层的挠度协调一致。在此条件下,地表是否达到充分采动应根据该地表最大下沉值与洛河组砂岩主关键层的最大挠度是否吻合来判定。研究成果为彬长矿区厚砂岩覆盖层下大采深厚煤层开采地表移动变形规律研究奠定了基础,可作为彬长矿区建(构)筑物下安全采煤的参考依据。
【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】：TD325
【图文】：

村庄房屋类型以砖瓦房、土坯砖柱瓦房和砖拱窑洞居多。图 2.1 三盘区地表地形地貌图2.1.2 地层结构三盘区地层由老到新依次为：三叠系胡家村组（T3h），侏罗系富县组（J1f）、延安组（J2y）、直罗组（J2z）、安定组（J2a），白垩系宜君组（K1y）、洛河组（K1l）、华池组（K1h），新近系（N）与第四系中更新统（Q1）、下更新统（Q2）、上更新统

盘区水文地质条件中等。地表径流以黑河及其支流为主，由西南向东北贯穿本区镇南侧汇入黑河，河滩地势平坦，流量 39～176L/s。主要含水层是河谷区的第层与白垩系下统宜君组、洛河组承压含水层，其它含水层含水微弱。水质类型a Ca、Cl SO4 Na 型，渗透系数为 0.088 m/d～0.142 m/d，PH 值为 7.9，矿化度/L，总硬度为 28.31 德国度，水温平均 16～18℃。层上覆地层有多个隔水层，第三系黄土隔水层主要为半成岩的粉砂、砂土，分以外的全矿区，覆盖于白垩系砂岩含水层之上，厚度小于 20m，基本隔断了大基岩含水层的水力联系。安定组顶部泥岩隔水层，主要成分为泥岩和粉砂岩，系宜君砾岩含水层之下，为湖泊相沉积物，分布稳定，平均厚度为 10.53m。除直罗组、延安组中的砂质泥岩与砂岩相间组合也构成了相对隔水层组。河亭口水库及相关工程及其反调节蓄水工程大坝的一部分位于该区域。反调节积水后，水淹面积较大，对矿井水文地质条件有一定影响。 工作面开采情况盘区工作面计划开采顺序依次为 303、304、305、…、311 等工作面。工作面布地板等高线如图 2.3 所示。

图 3.1 工作面观测线布置图表 3.1 303、305 工作面观测线长度及测点数测线名称 测线长(m) 测点数(个) 测点间距 控制点数(个) 总测点数(个观测线 A 1400 44 30 4 48观测线 B 625 23 30 0 23由于测线布设在塬面村庄及川区林地一带，增加了观测难度，部分地区无法观测，需借助 GPS 测量技术设备。故本次观测综合采用导线测量、水准测量程测量和 GPS 测量技术。在地表观测站控制点上架设华测 X90-RTK 测量系动站按照技术设计书设计坐标进行流动放样。在埋设标石时将标石上表面号，并用红色防水油漆标记。观测站测点标志用预制标石埋设，在观测站控，现场详细绘制点之记，点之记附有照片记录所设标石的施工情况，反映标形状、对中标志、表面整饰情况以及周围的地物、地貌景观等。为避免受地表、垮落及崩塌的影响，个别测点点位在放样时有少许移位。基础控制点标石2 所示。

【参考文献】

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本文编号：2757847