【摘要】：榆神礦區(qū)為我國煤炭資源開采重點建設地區(qū),該區(qū)域以淺埋煤層為主且地表存在大范圍黃土溝壑區(qū),對黃土溝壑條件下煤層開采時地表產(chǎn)生的移動變形較常規(guī)開采條件顯得更為復雜。開展榆神礦區(qū)黃土溝壑區(qū)煤層開采地表移動變形規(guī)律研究,探索煤層開采地表移動變形規(guī)律對礦區(qū)實現(xiàn)綠色高產(chǎn)高效生產(chǎn)及開采損害防治具有重要指導意義。論文以榆神礦區(qū)黃土溝壑區(qū)淺埋煤層為研究對象,通過典型礦井實測資料收集及分析,確定了影響地表沉陷的主要因素為:坡體穩(wěn)定性、基巖厚度、松散層厚度和開采厚度,且坡體穩(wěn)定性為首要影響因素;按照地表損害特征將地表裂縫劃分為拉伸擠壓型、滑動型和塌陷型三種類型。通過對黃土溝壑區(qū)地表移動變形模式轉化為坡體與平地的組合,給出黃土溝壑區(qū)的地表下沉值的疊加關系式;以坡體穩(wěn)定性為基礎,得出其影響程度排序:坡體角度內(nèi)摩擦角坡高內(nèi)聚力土體密度,并給出了邊坡安全系數(shù)的表達式。以檸條塔煤礦為模擬對象,通過數(shù)值模擬研究結合相似材料模擬研究,對比分析地表坡體滑移量和地表坡體移動變形,得出順坡開采優(yōu)于逆坡開采。結合上述研究成果,從地表持續(xù)時間、地表巖移參數(shù)和坡體穩(wěn)定性三個方面給出榆神礦區(qū)黃土溝壑區(qū)煤層開采地表移動變形規(guī)律,并通過工程實例予以驗證。研究成果不僅為榆神礦區(qū)黃土溝壑區(qū)煤層開采地表移動變形預測提供科學依據(jù),也為榆神礦區(qū)實現(xiàn)煤炭綠色開采和地表損害環(huán)境治理提供重要參考價值。
【圖文】：

地表損害特征分析作為煤層開采過程中地表損害的主要表現(xiàn)形式之一，是變形的結果。根據(jù)地裂縫的形成條件，將地裂縫的形成變形和土層破壞變形。在巖層破壞變形階段，在煤層開擴大，，上覆巖梁發(fā)生彎曲破壞直至破斷失穩(wěn)，裂隙在巖階段，由于土層自身物理特性，在表土層各點受到開采生破壞，地表因此產(chǎn)生非均勻下沉和移動變形，當土層會沿著原有裂隙發(fā)生破壞[63]。根據(jù)地裂縫的誘發(fā)因素，動型和塌陷型三種。擠壓型裂縫知，在壓縮區(qū)，水平方向受到壓縮作用，地表土層受力形成擠壓型裂縫；在拉伸區(qū)，水平方向受到拉伸作用，伸應力，從而出現(xiàn)拉伸型裂縫，見圖 2.2。

圖 2.2 地表拉伸型裂縫示意圖對于榆神礦區(qū)厚黃土層，由于黃土層結構性差，強度低，抗拉伸變形弱，且黃土層中垂直裂縫發(fā)育程度高，易形成弱面阻滯了由采空區(qū)產(chǎn)生的移動變形傳遞，裂縫在拉伸應力作用下擴張，與地表出現(xiàn)拉伸型裂縫[63]。由概率積分法可知，在主斷面內(nèi)任意一點地表水平變形為[64]： 222max2πexpπ()rxxrwbx （2.1）圖 2.3 半無限開采水平移動示意圖由圖 2.3 可知，隨工作面開采，拉伸型裂縫最大值出現(xiàn)在 0.4r 處。
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD325

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 王新靜;胡振琪;胡青峰;陳超;;風沙區(qū)超大工作面開采土地損傷的演變與自修復特征[J];煤炭學報;2015年09期

本文編號：2695632