乌鲁木齐矿区急倾斜煤层开采地表移动变形规律研究

发布时间：2017-05-16 03:01

  本文关键词：乌鲁木齐矿区急倾斜煤层开采地表移动变形规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 乌鲁木齐矿区是我国最大的开采急倾斜煤层的矿区,矿区在经历长达几十年的地下急倾斜开采后,地表塌陷坑、开裂随处可见,且随着深部煤层的不断开采,这些塌陷处于非稳定状态,仍以突发性间歇性活动方式延续和扩展,生活在矿区及矿区周边的人们深受其害。因此,对乌鲁木齐矿区开采沉陷规律研究与地表沉陷预计迫在眉睫。 急倾斜煤层地下开采与水平煤层或缓倾斜煤层开采引起的地表移动变形规律不同。在影响急倾斜煤层开采地表移动变形的众多因素中,煤层倾角变化是其中主要的影响因素之一。本文以乌鲁木齐矿区为例,基于倾角变化,选取最具典型代表性的铁厂沟煤矿(45°)、六道湾煤矿(65°)及碱沟煤矿(84°)为数值模拟计算原型,建立了煤层倾角分别为45°、65°及84°的2-D有限元模型,运用ANSYS有限元软件研究了水平分段放顶煤采煤方法条件下,随急倾斜煤层倾角变化地下开采引起的上覆岩层位移和应力的变化规律。研究表明,随着煤层倾角的增大,地表移动变形值逐渐减小,煤层倾角变化对地表移动变形的影响呈现逐渐减弱趋势。 利用VB语言开发了急倾斜煤层开采沉陷预计系统。该系统能够完成在一定的地质与采矿条件下,急倾斜煤层开采倾向主断面非充分采动情况下的地表下沉、倾斜、曲率、水平移动及水平变形等五种地表移动变形预测数据,还能输出主断面上的地表各移动变形的预测曲线图,自动计算各地表移动变形最大值与最小值,输出倾向主断面上任意点的地表移动变形值,也能对整个采煤沉陷过程进行动态模拟,输出地表移动变形动态曲线。该系统既可以输出预计结果数据,又可以输出模拟曲线,具有直观、实用的特点。实例验证表明,本系统预计准确性较高,具有一定的实用价值。
【关键词】：急倾斜煤层 地表移动变形 数值模拟 沉陷预计 乌鲁木齐矿区
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TD325.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 选题背景及研究意义9-11
• 1.1.1 选题背景9-10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-16
• 1.2.1 急倾斜煤层开采数值模拟11-13
• 1.2.2 急倾斜煤层开采沉陷预计13-16
• 1.3 研究内容、方法及技术路线16-18
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 研究方法17
• 1.3.3 技术路线17-18
• 2 乌鲁木齐矿区地质与采煤条件18-23
• 2.1 矿区概况18
• 2.2 地貌与气候18-20
• 2.3 地层与岩性20
• 2.4 地质构造20-21
• 2.5 水文地质21
• 2.6 煤层与煤质21-23
• 2.6.1 煤层22
• 2.6.2 煤质22-23
• 3 乌鲁木齐矿区急倾斜煤层地表沉陷数值模拟研究23-44
• 3.1 ANSYS 程序简介23-24
• 3.2 数值模拟主要内容24
• 3.3 乌鲁木齐矿区急倾斜煤层开采数值模拟设计24-26
• 3.3.1 实验模型的建立24-25
• 3.3.2 边界条件的设定25
• 3.3.3 数值模拟参数选取25
• 3.3.4 开采方案设计25-26
• 3.3.5 模拟结果处理方法26
• 3.4 铁厂沟煤矿开采数值模拟26-31
• 3.4.1 地质背景概况26
• 3.4.2 模型的建立26-27
• 3.4.3 数值模拟结果分析27-31
• 3.5 六道湾煤矿开采数值模拟31-37
• 3.5.1 地质背景概况31
• 3.5.2 模型的建立31-32
• 3.5.3 数值模拟结果分析32-37
• 3.6 碱沟煤矿开采数值模拟37-42
• 3.6.1 地质背景概况37
• 3.6.2 模型的建立37-38
• 3.6.3 数值模拟结果分析38-42
• 3.7 本章小结42-44
• 4 急倾斜煤层开采沉陷预计系统的开发与应用44-70
• 4.1 急倾斜煤层采煤沉陷预计方法44-51
• 4.1.1 矢量预计法44-49
• 4.1.2 皮尔森III 型公式法49-51
• 4.2 开发语言的选择51-54
• 4.2.1 VB 可视化编程的基本概念51-53
• 4.2.2 VB 可视化编程的特点53-54
• 4.3 系统主要功能54-55
• 4.4 系统主界面设计55-65
• 4.4.1 系统参数输入57-58
• 4.4.2 地表移动变形曲线模拟58-60
• 4.4.3 预计数据输出60-62
• 4.4.4 地表移动变形动态模拟62-65
• 4.5 应用实例65-70
• 4.5.1 应用实例一65-68
• 4.5.2 应用实例二68-70
• 5 结论70-72
• 5.1 结论70
• 5.2 展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 附录77

【引证文献】

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1 赵娜;王来贵;李建新;;急倾斜煤层开采地表移动变形数值模拟[J];哈尔滨工业大学学报;2011年S1期

2 张涛;黄韶华;朱建雯;;煤炭开采地表沉陷环境影响评价分析[J];能源环境保护;2011年03期

3 武鹏;;FLAC数值模拟分析急斜煤层冲击地压[J];陕西煤炭;2012年02期

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5 朱小玉;孔井工广井筒变形监测实施及规律分析[D];安徽理工大学;2012年

6 郭良春;乌市东二环急倾斜煤层采空区稳定性与治理方案分析[D];西安科技大学;2012年

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本文编号：369403