五沟煤矿矸石充填开采沉陷规律研究

发布时间：2020-10-02 10:52

　　在中国建筑物下、铁路下、水体下压煤问题对煤矿生产影响比较严重,特别是我国东部地区很多煤矿水体下压煤尤为突出,水体下压煤开采是许多煤炭企业是面临的难题。五沟煤矿位于安徽淮北地区,矿井回采煤层是同样面临着水体下压煤制约矿井资源安全的问题,整个矿井覆盖着平均厚度多达275 m的厚松散层,特别是在松散层底部有平均厚度22m的第四含水层,直接覆盖在矿井浅部的煤层露头上,是矿井回采时的主要水患威胁之一。为了安全回采五沟煤矿的浅部煤炭资源,采用矸石充填开采技术,减小工作面回采后上覆岩层破坏高度,确保煤层回采时不会出现“四含”水患。同时增加煤炭资源的回采率,又减少矿井矸石在地面堆放占用土地和对周围环境污染影响,而且能减少工作面回采对地面土地塌陷,保护了土地资源,提高矿井的经济效益,实现矿井绿色和谐开采。论文重点分析研究了国内外充填开采沉陷发展过程、发展现状以及充填开采沉陷的相关技术理论、实践成果经验等。针对五沟煤矿赋存的地质条件、采矿条件以及覆岩结构特性等方面,对五沟矿含水层下矸石充填开采造成上覆岩层沉陷变形进行重点研究。通过CT101、CT103充填开采地表岩移观测站,获取充填开采工作面的地表移动范围以及角值参数和动态变形参数;利用基于遗传算法的概率积分法,反演出五沟充填开采条件下的地表预计参数(下沉系数q:0.657,水平移动系数b:0.14,主要影响角正切tanβ:1.73,开采影响传播角θ:88.7°,拐点偏移距S:-1.04 m)。根据五沟煤矿充填开采实际情况,利用工程数值模拟软件获得出五沟矿区不同充实率对地表沉陷移动变形变化规律。利用地面钻孔和井下物探方法对充填开采时上覆岩层的两带发育高度的研究,特别井下采用物探法,对充填CT101工作面的两带发育高度以及覆岩两带动态周期变化规律研究,总结出充填开采的上覆岩层动态变化特性。最后在论文中,全面对比分析五沟煤矿充填开采和全垮落法对上覆岩层两带高度及动态变化、地表沉陷变形规律、土地效益等方面影响,总结出充填开采与垮落法的开采沉陷规律的不同,让论文研究成果更好地指导五沟煤矿充填开采工作,也为类似地质采矿条件下的充填开采方案设计及沉陷预计等方面提供技术依据和参考。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD823.7;TD823.83
【部分图文】：

煤矿,年生产能力,矿井,煤炭工业部

图 2-1 五沟煤矿交通位置Figure 2-1 Wu gou coal mine traffic location2.2 矿井生产概况(Construction of mine production)五沟煤矿 2004 年由煤炭工业部安徽省合肥设计研究院设计，2005 年 8 月开动工建设，2008 年 3 月建成开始试生产，2008 年 11 月正式通过投产验收。矿井初设计年生产能力 60 万 t，2009 年 12 月重新核定年生产能力 150 万 t，2016 年月因减量化生产重新核定年生产能力降至 126 万 t，2017 年 9 月矿井因皖北煤电

曲线,观测线,动态下沉,变化过程

工程硕士专业学位论文4 地表移动规律分析及角值参数求取4 Surface movement rule analysis and angle parametercalculation4.1 CT101 工作面地表移动规律分析(Analysis of surface movementlaw of CT101 working plane)4.1.1 近似垂直于工作面推进方向的 R 观测线R 观测线布置近似在 CT101 的倾向方向，共 22 个测点，图 4-1 到 4-5 分别为 R观测线下沉、倾斜、曲率的动态变化过程曲线和水平移动与水平变形最终曲线。

曲线,观测线,动态,变化过程

图 4-2 R 观测线动态倾斜变化过程曲线Figure 4-2 R observation line dynamic inclination change process curve图 4-3 R 观测线动态曲率变化过程曲线Figure 4-3 Curve of dynamic curvature variation of observation line

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