烏市東二環(huán)急傾斜煤層采空區(qū)穩(wěn)定性與治理方案分析.pdf

1、新疆是我國的煤炭資源大省,煤炭資源量2萬億噸左右,占到全國總儲量的40％,煤炭工業(yè)是新疆國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。煤炭作為西部的主要能源,具有重要的地位。隨著西部大開發(fā)進程的加快,高等級公路的興建也隨之迅猛發(fā)展。烏魯木齊礦區(qū)是我國急傾斜煤層最大的礦區(qū),幾十年的強力開發(fā),形成了大量的采空區(qū)。因此,在興建高等級公路的時候不可避免地會遇到煤礦采空區(qū)工程地質問題。本論文在研究煤礦采空區(qū)地質采礦、工程地質及水文地質基礎上,利用力學方法分析

2、了急傾斜煤層采空區(qū)塌陷機理,采用經(jīng)驗公式法預測了導水裂隙帶的高度和地表的剩余變形量,同時,以軍區(qū)煤礦為例,利用FLAC3D軟件模擬該采空區(qū)對公路工程的影響以及注漿治理后路基的穩(wěn)定性問題。研究工作主要得出以下幾點結論:
　　(1)利用巖板力學模型,以軍區(qū)煤礦B17煤層和豐源煤礦B32煤層為例,進行了采空區(qū)頂板撓度的計算,結果表明,采空區(qū)下方撓度大于其上方的撓度,最大撓度點位于采空區(qū)中部偏下的位置,真實地反映了急傾斜煤層開采時采空區(qū)頂

3、板變形特征和巖板在聯(lián)合作用力條件下的變形本質;利用兩端嵌固的簡支梁結構模型,以豐源煤礦B25-26、B27、B32煤層為例,通過計算得出了煤層頂板的軸向應力散點圖,結果表明,煤層頂板的下部巖石受壓應力作用,上部受拉應力作用;巖石的應力偏大,超過了巖石的極限應力,采空區(qū)是不穩(wěn)定的。
　　(2)各礦地表剩余變形值:最大剩余下沉量w在384-887mm之間;最大傾斜值i值在6.07-16.81mm/m之間;最大剩余水平變形值ε值在2.2

4、1-6.23mm/m之間;最大曲率值k值在0.14-0.68×10-3/m之間。遠遠大于規(guī)范所規(guī)定的沉降和變形量。
　　(3)利用FLAC3D軟件對軍區(qū)煤礦采空區(qū)的形成及公路荷載長期作用下采空區(qū)的穩(wěn)定性進行了數(shù)值模擬。結果表明,在煤層采出后,采空區(qū)端部發(fā)生明顯的應力集中現(xiàn)象,采空區(qū)以剪切破壞為主;在長期荷載作用下,煤柱失穩(wěn)會產(chǎn)生附加沉降。
　　(4)利用數(shù)值模擬方法對軍區(qū)煤礦采空區(qū)注漿后圍巖的應力特征和地表變形規(guī)律進行了分析