本文選題：地表沉陷　切入點：相似模擬　出處：《安徽建筑大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：近年來煤炭的大量開采引起地質(zhì)環(huán)境損害嚴重,隨著國家經(jīng)濟的飛躍發(fā)展,迫切需求更多的建設(shè)用地,而越來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。主要研究內(nèi)容如下:通過對淮北礦區(qū)三個煤礦實測結(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,松散層會引起地表移動范圍擴大,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。對臥龍湖煤礦首采區(qū)連續(xù)開采的103、104和105三個工作面進行了相似材料模擬實驗,觀測了煤層開挖后地表下沉系數(shù)、下沉速度及地表移動范圍演化規(guī)律,并與實測結(jié)果比較驗證實驗的準確性。運用FLAC3D軟件對五溝煤礦1013工作面地表移動進行了數(shù)值模擬,與1013工作面工作面實測結(jié)果比較驗證了數(shù)值模擬的準確性和可行性。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程度對地表沉陷的影響;為研究傾斜煤層傾角大小對地表移動規(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:煤層水平開采時地表最大下沉點在采空區(qū)工作面中央上方位置,地表下沉曲線關(guān)于采空區(qū)中央對稱分布;地表水平移動曲線關(guān)于采空區(qū)中間呈反對稱,兩邊最大水平移動點分別靠近開切眼和煤壁處。在未充分開采階段,地表最大下沉值和最大水平移動值主要受采動程度的影響,采動程度越大其值越大,達到充分采動后二者不再增大,在下沉盆地呈現(xiàn)平底現(xiàn)象,地表移動曲線在采空區(qū)中央出現(xiàn)不移動段。地表下沉系數(shù)隨著寬深比的增大而增大,開始時增大的比較快,后期增速逐漸減小,最后達到充分采動后下沉系數(shù)不再變化。地表水平移動采高比隨著寬深比的增大而增大,開始時增大的比較快,后期增速逐漸減小,達到最大值后會有小幅度波動,充分采動后趨于穩(wěn)定。當開采寬度相同時,開采深度越大,地表最大下沉值和最大水平移動值越小,說明開采深度對地表移動變形起到緩沖作用。地表下沉值與采深呈近線性減小關(guān)系,在達到充分采動之后的最大下沉值與采深的線性關(guān)系最為明顯。地表水平移動隨著采深的增大基本呈減小趨勢,但是部分點出現(xiàn)波動情況,在達到充分采動之后的最大水平移動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,達到充分采動的采寬也逐漸增大,充分采動的寬深比可達到2.5左右。開采影響邊界距采空區(qū)邊界水平距離隨采深的增大而增大,呈近線性分布。地表移動邊界角隨采深增加先增大后減小,在350m達到最大值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稱性;最大水平移動值在下山方向比上山方向減小的快,水平移動曲線也不再具有反對稱性。開切眼處移動邊界角和走向移動邊界角隨著煤層傾角增大而增大,兩者都近似呈線性增長,且開切眼處移動邊界角增長的更快。煤壁處移動邊界角比其它兩處的邊界角要小,但和煤層傾角無明顯關(guān)系。
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【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD327

【參考文獻】

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本文編號：1690277