紅柳林煤礦地表變形規(guī)律研究

發(fā)布時(shí)間：2020-03-24 07:40

【摘要】：紅柳林煤礦位于陜北黃土溝壑區(qū),礦區(qū)地表地形復(fù)雜,溝壑縱橫,在該區(qū)域進(jìn)行大規(guī)模、高強(qiáng)度的煤炭開采,地表移動(dòng)變形更加復(fù)雜,并時(shí)常引發(fā)滑坡、坍塌、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害,因此研究該區(qū)采動(dòng)地表移動(dòng)變形特征具有重大意義。本文根據(jù)紅柳林煤礦地質(zhì)條件為建模原型,利用UDEC離散元數(shù)值模擬軟件,研究了S1501工作面地表及覆巖位移、應(yīng)力變化及裂隙發(fā)育;研究了在地表為平坦情況下,不同黃土層厚度、不同采高、不同土巖比條件下煤層開采時(shí)的地表移動(dòng)變形規(guī)律;研究了地表為溝壑情況下,不同覆巖類型、不同工作面推進(jìn)方向及工作面位置不同條件下,進(jìn)行煤層開采時(shí)的地表移動(dòng)變形規(guī)律,取得的主要成果如下:(1)在S1501工作面地質(zhì)條件下進(jìn)行煤層開采,工作面過溝壑時(shí),斜坡水平位移明顯大于地表水平部分,坡腳處垂直位移量小于兩側(cè)位移,并且黃土層中縱向裂隙最先產(chǎn)生,至開采結(jié)束后,黃土層中橫、縱裂隙均較為發(fā)育。距離煤層較遠(yuǎn)處的細(xì)粒砂巖,相當(dāng)于實(shí)際地質(zhì)條件中的關(guān)鍵層,對(duì)上覆巖層及黃土層移動(dòng)變形起控制作用。(2)工作面上方地表為平坦?fàn)顟B(tài)時(shí),隨著黃土層厚度的增加,地表最大沉降值和最大水平移動(dòng)值都呈非線性變化,黃土層具有加載和減緩地表沉陷的雙重作用;地表沉降量與采高成正相關(guān),地表水平位移隨采高增大而增大;隨著黃土層占比增大,地表沉陷程度增大,當(dāng)黃土層占比過大時(shí)(土巖比大于2:1),地表變形程度有所減小;運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析了影響地表下沉與水平位移的三種因素的敏感性,均是采高土巖比黃土層厚度。(3)在單向坡條件下進(jìn)行煤層開采,坡腳處的垂直位移小于其兩側(cè)的垂直位移,斜坡上的水平位移,自坡頂至坡腳處呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),并且在坡腳處,水平位移量明顯減少;水平變形在坡體后方的影響范圍大于坡體前側(cè),并且在逆坡開采情況下,坡體兩側(cè)地表受到采動(dòng)影響程度要大于順坡開采;坡體及坡體后方存在大量的裂縫,會(huì)導(dǎo)致斜坡不穩(wěn)定,在雨水沖刷作用下更易造成崩塌災(zāi)害。(4)在單向坡條件下進(jìn)行煤層開采,工作面位于坡體下方不同位置時(shí),地表最大下沉量不同,并且出現(xiàn)位置也不相同;工作面位于坡體左側(cè)下方時(shí),地表水平位移正負(fù)值均有出現(xiàn);工作面處于坡體下方不同位置時(shí),位于采空區(qū)上方的地表水平位移變化均較為劇烈,并且在下沉盆地底部的水平移動(dòng)值不為零;工作面位置處于坡體下方右側(cè)時(shí),其水平變形影響范圍最大。(5)在凹形坡條件下進(jìn)行煤層開采,處于順坡位置坡體上的垂直位移要大于逆坡位置下的垂直位移,從坡頂至坡腳處,兩側(cè)坡體垂直位移呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì);在凸形坡條件下進(jìn)行煤層開采,垂直位移量在接近坡腳處最小;工作面位于凹形坡下方時(shí),地表水平變形程度要大于工作面處于凸形坡情形下。
【圖文】：

紅柳林煤礦地表變形規(guī)律研究