本文關(guān)鍵詞：王河礦膏體充填開采覆巖移動變形及地表沉陷規(guī)律研究

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【摘要】：膏體充填開采指的是將充填體借助充填泵通過充填管道輸送到采空區(qū)內(nèi),從而來控制覆巖移動變形及地表沉陷,與傳統(tǒng)垮落法開采相比,它能減少對土地資源、水資源、建筑物等的破壞,具有安全性好、采出率高、對環(huán)境友好等特點,是一種有效的綠色開采技術(shù)。文章以王河礦10903充填開采工作面為背景,研究了膏體充填開采條件下覆巖移動變形及地表沉陷規(guī)律。本文借助數(shù)值模擬和理論分析,對傳統(tǒng)垮落法開采和膏體充填開采下的覆巖破壞特征進行了分析,并計算了充填開采覆巖導水裂隙帶高度。在對控制覆巖及地表移動的影響因素剖析基礎(chǔ)上,通過建立巖梁力學模型,得出了充填前頂板移近量的計算公式。研究表明:充填開采后覆巖并沒有形成傳統(tǒng)的“三帶”,而是只有裂隙帶和彎曲下沉帶;充填后覆巖導水裂隙帶高度為8.3m,小于隔水層厚度9.18m,與傳統(tǒng)開采相比,充填開采能有效防治礦井水害;影響覆巖及地表移動的充填因素主要是充填前頂?shù)装逡平�、充填體未接頂量、充填率壓縮量;通過頂板移近量公式,計算出充填前頂板移近量為30mm。采用UDEC數(shù)值模擬軟件分析了傳統(tǒng)垮落法開采和膏體充填開采不同條件下的覆巖移動變形及地表沉陷規(guī)律,得到膏體充填開采不同工作面推進距離、充填體不同彈性模量、不同充填率時覆巖及地表移動變形規(guī)律。結(jié)合工作面地表現(xiàn)場實測,進一步對地表移動特征進行了研究,經(jīng)計算得到了地表移動相關(guān)參數(shù)及各項地表沉陷變形值。研究結(jié)果表明當10903工作面充填體彈性模量為1Gpa、充填率81%時,充填開采能有效控制地表沉陷,滿足保護地表建筑的設(shè)計要求。本文的研究成果對王河煤礦后續(xù)充填開采具有一定的指導意義,并為其他類似地質(zhì)采礦條件下礦區(qū)進行“三下”開采提供了相關(guān)的科學依據(jù)和工程借鑒。
【關(guān)鍵詞】：膏體充填 數(shù)值模擬 覆巖移動變形 地表沉陷
【學位授予單位】：河南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD325
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• abstract6-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 充填開采技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 開采沉陷理論研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線14-17
• 1.3.1 研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 技術(shù)路線15-17
• 2 礦井及工作面概況17-31
• 2.1 礦區(qū)自然地理概況17-18
• 2.1.1 井田位置及范圍17
• 2.1.2 交通條件17
• 2.1.3 井田自然地理概況17-18
• 2.2 礦區(qū)地質(zhì)概況18-20
• 2.2.1 煤層18-19
• 2.2.2 地質(zhì)構(gòu)造19
• 2.2.3 水文地質(zhì)19-20
• 2.3 工作面水文地質(zhì)條件20-25
• 2.3.1 工作面概況20-21
• 2.3.2 地面情況21
• 2.3.3 頂?shù)装鍡l件及含水層21-24
• 2.3.4 隔水層24
• 2.3.5 突水實例及突水因素分析24-25
• 2.4 工作面充填概況25-29
• 2.4.1 充填體強度25-27
• 2.4.2 充填方式的確定27
• 2.4.3 采煤工藝27-28
• 2.4.4 工作面充填28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 3 膏體充填開采覆巖移動破壞規(guī)律及影響因素探析31-47
• 3.1 煤礦開采引起的采動影響分析31
• 3.2 垮落開采與膏體充填開采覆巖破壞特征31-35
• 3.2.1 垮落開采條件下覆巖的破壞特征31-33
• 3.2.2 膏體充填開采條件下覆巖的破壞特征33-35
• 3.3 覆巖導水裂隙帶發(fā)育高度35-36
• 3.3.1 導水裂隙帶高度的確定35-36
• 3.3.2 導水裂隙帶的數(shù)值模擬及計算36
• 3.4 膏體充填開采覆巖及地表移動影響因素探析36-40
• 3.4.1 地質(zhì)采礦條件因素37-38
• 3.4.2 充填因素38-40
• 3.5 頂板移近量的計算40-44
• 3.5.1 頂板極限跨距的計算40-42
• 3.5.2 頂板移近量的計算42-44
• 3.6 覆巖與地表移動因素的控制措施44-45
• 3.6.1 減小充填前頂?shù)装逑鲁亮?/span>44
• 3.6.2 減小充填體未接頂量44
• 3.6.3 降低充填體壓縮44
• 3.6.4 加強人為操作44-45
• 3.7 本章小結(jié)45-47
• 4 覆巖移動及地表沉陷數(shù)值模擬47-81
• 4.1 UDEC軟件簡介47
• 4.2 數(shù)值模型的建立47-53
• 4.2.1 數(shù)值計算模型范圍的確定47-48
• 4.2.2 模型邊界條件及初始應力場的確定48-49
• 4.2.3 模型單元劃分及巖體力學參數(shù)49-51
• 4.2.4 模擬方案設(shè)計及模擬過程分析51-53
• 4.3 垮落法開采覆巖移動及地表沉陷數(shù)值模擬53-59
• 4.3.1 不同推進距離下數(shù)值模擬結(jié)果53-56
• 4.3.2 不同推進距離條件下支承應力變化56-57
• 4.3.3 不同推進距離條件下地表變形分析57-59
• 4.4 不同充填條件下覆巖移動變形及地表沉陷數(shù)值模擬59-78
• 4.4.1 不同推進距離條件下的覆層移動變形及地表沉陷分析59-66
• 4.4.2 不同充填體彈性模量條件下的覆層移動變形及地表沉陷分析66-72
• 4.4.3 不同充填率條件下的覆層移動變形及地表沉陷分析72-78
• 4.5 本章小結(jié)78-81
• 5 膏體充填開采地表移動變形實測與分析81-91
• 5.1 地表觀測站設(shè)計81-84
• 5.1.1 地表觀測站設(shè)計參數(shù)81-82
• 5.1.2 觀測站的類型及布設(shè)形式82
• 5.1.3 觀測線位置的確定82
• 5.1.4 觀測線長度的確定82-83
• 5.1.5 觀測站布置及測點83-84
• 5.2 10903工作面地表移動變形規(guī)律84-87
• 5.2.1 角量參數(shù)的求取84-87
• 5.2.2 超前影響距及影響角87
• 5.3 地表移動變形特征分析87-89
• 5.4 地表建(構(gòu))筑物受采動影響評價89-90
• 5.4.1 地表建(構(gòu))筑物損毀程度評定指標89
• 5.4.2 王河礦膏體充填開采采動影響評價89-90
• 5.5 本章小結(jié)90-91
• 6 結(jié)論與展望91-93
• 6.1 結(jié)論91-92
• 6.2 展望92-93
• 參考文獻93-97
• 作者簡歷97-99
• 學位論文數(shù)據(jù)集99

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