薄及中厚煤層群開(kāi)采地表沉陷的數(shù)值模擬研究.pdf

1、沈陽(yáng)礦區(qū)林盛礦是遼寧省內(nèi)比較典型的傾斜薄及中厚煤層礦區(qū)，在1981年交付生產(chǎn)以來(lái)已累計(jì)開(kāi)采了30年。大量的地下煤炭被采出后，使開(kāi)采區(qū)周?chē)鷰r體的應(yīng)力平衡狀態(tài)發(fā)生改變，不可避免地引起開(kāi)采煤層上覆巖層的變形、移動(dòng)和破壞，最終反映到地表，使地表產(chǎn)生沉陷或塌陷。由于地下深部煤層開(kāi)采仍在繼續(xù)，重復(fù)采動(dòng)加大了地表沉陷和變形程度，不但使地表長(zhǎng)期處于不穩(wěn)定狀態(tài)，還延長(zhǎng)了地表沉陷的時(shí)間。由此引發(fā)的沉陷災(zāi)害嚴(yán)重影響了礦區(qū)地表居民的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和正常生活。因此對(duì)林

2、盛礦開(kāi)采沉陷和地表移動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究和對(duì)未采煤層采出后的地表影響范圍進(jìn)行預(yù)計(jì)變得十分重要。
　　在生產(chǎn)實(shí)際中傾斜煤層大量存在于我國(guó)的很多礦區(qū)，幾乎所有礦區(qū)的傾斜煤層的傾角都是隨深度的不同而變化的。多傾角煤層開(kāi)采沉陷和地表變形問(wèn)題幾乎存在于大部分傾斜煤層礦山。對(duì)具有這種類(lèi)型煤層尤其是具有這種類(lèi)型煤層群的礦山的地表沉陷規(guī)律進(jìn)行深入研究對(duì)沉陷災(zāi)害的預(yù)防治理有著重要的指導(dǎo)作用。
　　本文選取具有這種類(lèi)型煤層的沈陽(yáng)礦區(qū)林盛礦為研究對(duì)象，

3、建立了上部?jī)A角28°、下部?jī)A角45°的西一區(qū)剖面2D有限元模型，利用ANSYS10.0大型有限元分析軟件研究了在走向長(zhǎng)壁全陷一次采全高采煤方式和不同回采深度條件下的多角度傾斜薄及中厚煤層群分階段開(kāi)采引發(fā)的上覆巖層及地表的移動(dòng)規(guī)律。同時(shí)根據(jù)數(shù)值模擬分析結(jié)果對(duì)即將進(jìn)行開(kāi)采的下部采區(qū)5＃、12#煤層進(jìn)行模擬開(kāi)采，預(yù)測(cè)出對(duì)這兩組煤層進(jìn)行回采后可能對(duì)地表產(chǎn)生影響的范圍。
　　利用相同的分析手段在林盛礦西二、西三和西四區(qū)分別沿煤層走向建立剖面