本文選題：綜采工作面 + 地表移動��； 參考：《西安科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快,我國對能源的需求也越來越大,其中煤礦資源又是當(dāng)今能源的主要來源。煤炭等礦物一旦被采出,會造成地表變形開裂和建(構(gòu))筑物破壞,甚至造成水土流失,誘發(fā)滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,極大地影響人們正常的生產(chǎn)生活和生命財產(chǎn)安全,因此,深入開展地下開采地表移動規(guī)律方面的研究意義重大。鑒于此,本文綜合運(yùn)用理論分析、現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬等研究方法,以張家峁煤礦15201綜采工作面為工程依托,綜合運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場實(shí)測等方法,在建立地表移動觀測站和工作面開采期間近15個月的移動觀測和地表損壞勘測結(jié)果分析的基礎(chǔ)上,得出地表移動角值參數(shù)和概率積分預(yù)計參數(shù),并采用數(shù)值模擬方法對地表移動規(guī)律進(jìn)行了研究,取得了具有一定價值的研究成果,主要成果如下:(1)根據(jù)張家峁煤礦15201綜采工作面的開采環(huán)境,對地表移動觀測系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。在現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,給出了張家峁煤礦5-2煤層綜合開采邊界角、基巖角和土層角、充分采動角以及地表移動啟動步距等開采地表巖層移動相關(guān)參數(shù),并得知觀測區(qū)各測點(diǎn)的地表移動都經(jīng)歷了啟動階段、活躍階段、衰退階段,但各測點(diǎn)3個階段的持續(xù)時間都有所不同。(2)通過地表移動觀測數(shù)據(jù)和地表沉陷的破壞特征,分析了張家峁礦區(qū)特有的厚黃土層、薄基巖、淺埋深條件下的開采沉陷規(guī)律,結(jié)果如下:觀測區(qū)地表形成了平行于順槽靠采空區(qū)邊界外側(cè)和切眼附近的永久裂縫,形成了隨工作面的推進(jìn)超前于工作面的閉合裂縫;地表移動劇烈且迅速;地表移動破壞較大,尤其在溝壑或溝壑邊緣的地表變形破壞更為嚴(yán)重;地表裂縫的產(chǎn)生在一定程度上抑制了地表變形的范圍,增大了地表移動角;在山區(qū)地表厚黃土層覆蓋條件下,在地表沉陷過程中會出現(xiàn)臺階式斷裂破壞,導(dǎo)致黃土層的邊界角減小,移動角增大,與其他地層中的開采沉陷地表移動規(guī)律不同。(3)運(yùn)用概率積分法對半無限開采時地表移動盆地主斷面上的移動進(jìn)行了變形預(yù)計,給出了適合概率積分法的預(yù)計參數(shù)。同時,通過理論預(yù)計公式對實(shí)測的地表下沉曲線進(jìn)行了擬合,擬合結(jié)果表明:根據(jù)實(shí)測的數(shù)據(jù)確定的概率積分法參數(shù)滿足礦區(qū)地質(zhì)采礦條件下要求,預(yù)計結(jié)果與實(shí)測結(jié)果吻合較好;運(yùn)用大型有限元軟件ANSYS對開采引起的地表沉降進(jìn)行了數(shù)值模擬,進(jìn)一步分析了地表移動規(guī)律及特征,模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果規(guī)律一致。
[Abstract]:With the acceleration of industrialization, the demand for energy in China is increasing, among which coal resources are the main source of energy. Once coal and other minerals are extracted, they will cause ground deformation, cracking, building (construction) damage, and even soil erosion, causing geological disasters such as landslides and debris flows, which will greatly affect people's normal production and life and property safety. Therefore, it is of great significance to study the law of surface movement in underground mining. In view of this, this paper synthetically applies theoretical analysis, field monitoring and numerical simulation methods, taking the 15201 fully mechanized mining face of Zhangjiaomao Coal Mine as the engineering support, and synthetically using the methods of theoretical analysis, numerical simulation and field measurement, etc. Based on the analysis of the movement observation and surface damage survey results during the last 15 months during the mining period of the ground movement observation station and the working face, the parameters of the surface movement angle and the probability integral prediction parameters are obtained. Numerical simulation method is used to study the law of surface movement, and some valuable research results are obtained. The main results are as follows: (1) according to the mining environment of 15201 fully mechanized mining face in Zhangjiamao Coal Mine, The surface movement observation system is designed. On the basis of field monitoring data analysis, the related parameters of mining surface strata movement, such as comprehensive mining boundary angle, bedrock angle and soil layer angle, sufficient mining movement angle and starting distance of surface movement, are given in Zhangjiaomao Coal Mine. It is also known that the surface movement of each observation site has experienced the start-up stage, active stage and decline stage, but the duration of the three phases is different. (2) through the observation data of the surface movement and the destructive characteristics of the surface subsidence, The rules of mining subsidence under the conditions of thick loess layer, thin bedrock and shallow buried depth in Zhangjiaomao mining area are analyzed. The results are as follows: the surface of the observation area has formed permanent cracks parallel to the outer side of the goaf boundary and near the cut hole in the Shunjiaomao mining area. With the advance of the working face, the closed cracks are formed, the surface movement is violent and rapid, the surface movement damage is larger, especially in the gully or gully edge surface deformation damage is more serious. The occurrence of surface cracks to some extent inhibits the range of surface deformation and increases the angle of surface movement. As a result, the boundary angle of loess layer decreases and the moving angle increases, which is different from the law of surface movement of mining subsidence in other strata. (3) the movement on the main section of surface moving basin during semi-infinite mining is predicted by using probability integral method. The prediction parameters suitable for probabilistic integration method are given. At the same time, the measured surface subsidence curve is fitted by theoretical prediction formula. The fitting results show that the parameters of probability integration method determined by the measured data can meet the requirements of geological and mining conditions in mining areas. The predicted results are in good agreement with the measured results, and the surface subsidence caused by mining is simulated by using the large finite element software ANSYS, and the law and characteristics of surface movement are further analyzed, and the simulation results are consistent with the measured results.
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD325

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本文編號：2093020