煤礦采空區(qū)塌陷影響范圍研究.pdf

1、改革開放以來直到21世紀(jì)初，因過于重視經(jīng)濟(jì)效益而忽視對環(huán)境產(chǎn)生的惡劣影響的事件并不少見。湖南某煤礦自建礦以來，一直采用陷落法管理頂板，由于礦產(chǎn)被開采后留下的采空區(qū)不作處理，從而引發(fā)了采空區(qū)上覆區(qū)域產(chǎn)生地表塌陷、道路及房屋開裂，池塘干涸，水井干枯等后果，影響當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ?。本文基于此工程?shí)例，運(yùn)用解析法、概率積分法和有限元數(shù)值分析方法對煤礦采空區(qū)地表塌陷的影響范圍進(jìn)行研究。論文主要內(nèi)容如下：
　　(1)通過前期對研究區(qū)的現(xiàn)場調(diào)研

2、工作，得到礦山的基本情況：采用斜井開拓，走向壁式采礦，全部陷落法管理頂板，水文地質(zhì)條件屬簡單類型，其表層土體工程地質(zhì)性能差，其他巖體屬于中硬~堅(jiān)硬巖體。礦山共分–20m、–55 m、–90 m、–150 m、–200m、–250 m、–300m七個(gè)水平；統(tǒng)計(jì)了采空區(qū)情況，空區(qū)分布位置在–150 m～–300 m水平，空區(qū)的總面積為：181892.43平方米，總體積是685760.28立方米；總結(jié)了此礦山開采沉陷危害主要是上覆地表建筑物受

3、損、道路受損和局部地表塌陷3種類型，并據(jù)此繪制了采空區(qū)平面投影的分布圖和基于實(shí)測的采空區(qū)地表塌陷范圍圖。
　　(2)根據(jù)移動盆地特性，本文選擇礦山移動角確定移動盆地的危險(xiǎn)移動邊界，共計(jì)25個(gè)邊界點(diǎn)，采用走向移動角δ=70°，下山移動角β=δ–0.6α，上山移動角γ=70°，表層土移動角φ=45°代入到公式中，最后得到25個(gè)點(diǎn)的地面塌陷影響半徑在111.80~379.57米之間，將25個(gè)點(diǎn)連線成一個(gè)閉合圈，即是解析法圈定的采空區(qū)塌陷

4、影響范圍。
　　(3)依據(jù)2006年的塌陷影響范圍結(jié)果反演概率積分法所需參數(shù)，得到4、6、7煤層tgβ分別是1.58，1.76和1.67，選取23個(gè)邊界點(diǎn)代入，得到地面塌陷影響半徑在169.30~253.95米之間，將23個(gè)點(diǎn)連線成一個(gè)閉合即可圈定地表塌陷影響的范圍。
　　(4)運(yùn)用有限元分析軟件，建立1400m×1300m×500m三維實(shí)體模型，選取摩爾庫倫準(zhǔn)則，分–150~–200m、–150~–250m和–150~–3