铜川矿区开采沉陷与变形机理研究

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1、论文题目：铜川矿区开采沉陷与变形机理研究专业：大地测量学与测量工程硕士生：尹新皓(签名)指导教师：汤伏全(签名)摘要铜川矿区地貌复杂，煤层埋深较大，地表为黄土层覆盖，基岩层也较厚，由地下开采引起的地表变形具有特殊性，对其采煤沉陷规律进行研究，在铜川矿区乃至西部矿区的安全开采中有着重要的意义。本文以铜川矿区地表沉陷实测资料为依据，构建经验公式进行沉陷预计，结合相似材料模拟实验和Flac3d数值模拟揭示了铜川矿区开采沉陷的基本规律及其特征，并着重研究了开采沉陷的机理及铜川矿区安全开采的合理工作面尺寸。论文

2、的主要研究结果如下：(1)根据铜川矿区地表观测站的地表移动数据，总结出铜川矿区地表移动的基本参数，并通过引入参数的方法改进了铜川矿区开采沉陷预计公式，提高了其准确性。(2)应用相似材料模拟实验，研究了大采深条件下煤层开采引起上覆岩层移动破坏的形式、范围及规律；在基岩综合硬度和开采厚度相同的情况下，覆岩厚度越大，地表影响范围越大，地表下沉系数越小，垮落角也越小；研究覆岩移动破坏形式，确定了控制地表移动破坏的工作面临界长度及其计算参数；并说明随着采深的增加，安全开采临界长度增大，同时也确定了在大采深条件下

3、非充分采动时的地表移动变形角值及其有关参数。(3)使用Flac3d数值模拟方法，对铜川矿区开采沉陷机理进行了研究。并验证了小工作面安全开采的标准，同时也验证了相似材料模拟实验的结果。安全开采尺寸随着采深的加大而增加，随着土岩比的增加而减小；安全开采长度随着采空区宽度的增加而减小。还模拟了预留工作面中心煤柱来控制开采尺寸从而达到安全开采的具体条件，对于解决“三下开采”问题具有重要的参考价值。(4)结合以上分析结果和地表观测站实测数据，总结出安全开采尺寸的估算公式，可以有效地控制地表沉陷值，既将开采对环境

4、的破坏降低到可承受的范围之内，也提高了煤炭资源的回收率。关键词：铜川矿区；开采沉陷；预计；模拟研究；安全开采尺寸研究类型：应用型万方数据万方数据Subject:ResearchoftheMiningSubsidenceandtheDeformationMechanisminTongchuanMiningAreaSpecialty:GeodesyandSurveyingEngineeringName:YinXinhao(Signature)＿＿＿＿＿＿Instrutor:TangFuquan(Signa

5、ture)＿＿＿＿＿＿ABSTRACTTongchuanminingarea,coveredwithloess,featuresincomplextopographywithdeepcoalbedandthickbedrock.Asthesurfacedeformationbroughtbytheundergroundmininghasitsownparticularities,theresearchontheregulationofcoalminingsubsidenceplaysanimporta

6、ntsignificanceinthesafemininginTongchuanminingareaandevenintheWestminingarea.BasedonthemeasureddataofthegroundsubsidenceinTongchuanminingarea,thisthesisbuildstheempiricalformulastopredictthegroundsubsidenceanduncoverstheregulationofcoalminingsubsidencea

7、nditsparticularitieswiththeexperimentonequivalentmaterialsandFlac3dnumericalsimulation.Furthermore,thethesisemphaticallystudiesthemechanismofminingsubsidenceandthereasonableworkingsurfacedimensionofsafe-mininginTongchuanminingarea.Themainresultsofthethe

8、sisareasfollows:(1)OnthebasisofthesurfacemovementdatafromtheobservationstationofsurfacemovementinTongchuanminingarea,thisthesisconcludesthebasicparameterofthesurfacemovementdatainTongchuanminingarea,anddependingonthemethodofintro