淮北礦區(qū)開采地表沉陷規(guī)律研究.pdf

1、近年來(lái)煤炭的大量開采引起地質(zhì)環(huán)境損害嚴(yán)重，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展，迫切需求更多的建設(shè)用地，而越來(lái)越多的地表由于煤層開采產(chǎn)生沉陷，致使人與地、人與環(huán)境之間的矛盾十分突出。為此，本文以淮北礦區(qū)開采沉陷情況為背景，探索了采空區(qū)沉陷規(guī)律及控制方法。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　通過(guò)對(duì)淮北礦區(qū)三個(gè)煤礦實(shí)測(cè)結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，該礦區(qū)整體下沉系數(shù)較大，屬于厚松散層下采煤，松散層會(huì)引起地表移動(dòng)范圍擴(kuò)大，地表下沉量增加，所以在松散層越厚的地方下沉系數(shù)越大。

2、r>　　對(duì)臥龍湖煤礦首采區(qū)連續(xù)開采的103、104和105三個(gè)工作面進(jìn)行了相似材料模擬實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)了煤層開挖后地表下沉系數(shù)、下沉速度及地表移動(dòng)范圍演化規(guī)律，并與實(shí)測(cè)結(jié)果比較驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
　　運(yùn)用FLAC3D軟件對(duì)五溝煤礦1013工作面地表移動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，與1013工作面工作面實(shí)測(cè)結(jié)果比較驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性和可行性。在此基礎(chǔ)上建立了采深150m、200m、250m、300m、350m、400m、450m、500m，開采寬

3、度分別為100m、150m、200m、250m、300m、400m、500m、600m情況下的數(shù)值模擬模型，研究不同采深及采動(dòng)程度對(duì)地表沉陷的影響；為研究?jī)A斜煤層傾角大小對(duì)地表移動(dòng)規(guī)律的影響，又建立了煤層傾角為0°、10°、20°、30°的開采模型。
　　分析結(jié)果表明：煤層水平開采時(shí)地表最大下沉點(diǎn)在采空區(qū)工作面中央上方位置，地表下沉曲線關(guān)于采空區(qū)中央對(duì)稱分布；地表水平移動(dòng)曲線關(guān)于采空區(qū)中間呈反對(duì)稱，兩邊最大水平移動(dòng)點(diǎn)分別靠近開切眼

4、和煤壁處。在未充分開采階段，地表最大下沉值和最大水平移動(dòng)值主要受采動(dòng)程度的影響，采動(dòng)程度越大其值越大，達(dá)到充分采動(dòng)后二者不再增大，在下沉盆地呈現(xiàn)平底現(xiàn)象，地表移動(dòng)曲線在采空區(qū)中央出現(xiàn)不移動(dòng)段。地表下沉系數(shù)隨著寬深比的增大而增大，開始時(shí)增大的比較快，后期增速逐漸減小，最后達(dá)到充分采動(dòng)后下沉系數(shù)不再變化。地表水平移動(dòng)采高比隨著寬深比的增大而增大，開始時(shí)增大的比較快，后期增速逐漸減小，達(dá)到最大值后會(huì)有小幅度波動(dòng)，充分采動(dòng)后趨于穩(wěn)定。
　

5、　當(dāng)開采寬度相同時(shí)，開采深度越大，地表最大下沉值和最大水平移動(dòng)值越小，說(shuō)明開采深度對(duì)地表移動(dòng)變形起到緩沖作用。地表下沉值與采深呈近線性減小關(guān)系，在達(dá)到充分采動(dòng)之后的最大下沉值與采深的線性關(guān)系最為明顯。地表水平移動(dòng)隨著采深的增大基本呈減小趨勢(shì)，但是部分點(diǎn)出現(xiàn)波動(dòng)情況，在達(dá)到充分采動(dòng)之后的最大水平移動(dòng)值隨采深增大而減小，且減小速度逐漸變緩。隨著采深的增大，達(dá)到充分采動(dòng)的采寬也逐漸增大，充分采動(dòng)的寬深比可達(dá)到2.5左右。開采影響邊界距采空區(qū)邊

6、界水平距離隨采深的增大而增大，呈近線性分布。地表移動(dòng)邊界角隨采深增加先增大后減小，在350m達(dá)到最大值47.8°。
　　隨著煤層傾角的增大，相同采寬下的地表最大下沉值和最大水平移動(dòng)值逐漸減小。最大下沉值逐漸偏離采空區(qū)中央向上山方向偏移，下沉曲線不再具有對(duì)稱性；最大水平移動(dòng)值在下山方向比上山方向減小的快，水平移動(dòng)曲線也不再具有反對(duì)稱性。開切眼處移動(dòng)邊界角和走向移動(dòng)邊界角隨著煤層傾角增大而增大，兩者都近似呈線性增長(zhǎng)，且開切眼處移動(dòng)邊界