不规则工作面开采地表沉陷预计研究.pdf

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1、第5期矿山测量NO．52014年l0月MINESURVEYINGOct．2014doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2014．05．20不规则工作面开采地表沉陷预计研究木刘伟韬，刘欢(山东科技大学矿业与安全工程学院，山东青岛266590)摘要：为保证煤矿安全开采，结合某矿三采区的实际开采区域，依据概率积分法原理，建立适用于不规则工作面开采沉陷预计模型，开发岩移预计系统，并根据其上覆岩层实际情况，选取预计参数进行沉陷预计。得到在三种不同的开采方法下，先后开采15煤、2煤共计4个开采区域的地表各种变形值

2、和地表各建筑物的损坏等级。结果表明：所建立的开采沉陷预计模型适宜于不规则工作面的预计，预计结果为实际开采方案的确定提供了依据。关键词：安全工程；概率积分法；开采沉陷；地表变形值；岩移预计系统中图分类号：TD993文献标识码：B文章编号：1001—358X(2014)05—0068—04随着煤炭资源的不断开发利用，开采沉陷对环煤开采上限为一200m，下限为F花断层煤柱。平均境的影响造成了巨大的经济损失。此过程涉及的影走向长度221m，倾斜长度1940111，面积0．43km；15响因素较多，大量的数据处理较为复杂，为了能最

3、大煤开采上限为一300m，下限为一800m，平均走向程度地减少开采沉陷引起的损失，需要在开采之前240m，倾斜长度1023m，面积0．245km。三采区2对开采所引起的损害有一个全面、准确的预测，对损煤开采上限为一150In，下限为F花断层煤柱，平均走害进行科学的评估。向长度1203m，倾斜长度1600m，面积1．925km；因此，以某矿2煤、l5煤上下两个煤层共计4个15煤开采上限为一200m，下限为一800m，平均走向开采区域为例，依据“三下”开采规程和其他相关资823m，倾斜长度1400m，面积1．152km。地表

4、主要料，以概率积分法为预计方法，建立适用于不规则工建筑物为办公群楼和厂房等设施，为地表下沉预计作面开采沉陷预计模型，选取影响开采沉陷的各项的重要区域。参数进行预计计算。得到两个煤层的先后开采后的l5煤东、西两个开采区域均采用全部垮落法开采；地表下沉值、倾斜值、曲率值、水平移动值、水平变形2煤东侧开采区域采用膏体充填法开采，西侧开采区域值以及开采引起的损坏等级，并绘制各项地表变形分别采用全部垮落法、膏体充填法、条带法开采。指标的等值线图以及三维图。2不规则工作面预计模型建立1工程背景2．1概率积分法某矿一400扩大区二、三

5、采区块段是扩大区东部概率积分法是以正态分布函数为影响函数，用的两个采区。其南部为F秦断层，及F付断层，北部积分式表示地表下沉盆地剖面的方法，应用概率积为F花断层。二采的西边界为F付煤柱线，三采的东分法数学模型进行地表移动变形计算时，以主断面部边界为F秦1煤柱线，F付1将两个采区分开，并以为基础进行叠加计算，主断面上地表移动和变形的其煤柱线作为二、三采区的东西边界。在二采区2计算公式为：(1)下沉()=d·d(1)(2)倾斜=警-w孚d(2)OWom=·d(3)基金项目：自然科学基金项目(51274135、51034003

6、)。68第5期刘伟韬等：不规则工作面开采地表沉陷预计研究2014年1O月(3)曲率：=Ⅱr(、r一-)』·(4)=dy=盯Dr(、r一)J·e一d．d(5)(4)水平移动)=·d(6)(，)，)=。J=If。e一'r_=生d。d+(，y)·c。t(7)(5)水平变形=·(一)d～(8)=·(一)—d～y)．cot(9)以上式中：W。为最大下沉值，mm；U为最大水平移动值，mm；i(，Y)、i(，y)分别为沿走向、倾向y方向的倾斜值，mm／m；K(，Y)、K(，Y)分别为沿走向、倾向方向的曲率值，10一／m；U(，Y)、U

7、(，Y)分别为沿走向、倾向方向的水平移动值，mm；占(，Y)、8(，Y)分别为沿走向和倾向方向的水平变形值，mm／m；玑分别为地表任意一点的横坐标和纵坐标，nl；，为影响半径，m；为煤层倾角，(。)。2．2不规则工作面预计模型D传统的开采沉陷预计模型，以概率积分法为理图1凸形开采区域划分示意图论基础，将开采工作面划分为若干个小矩形进行叠y加计算，但该模型的局限性在于只能适用于规则工作面，对于不规则开采工作面预计计算存在较大误差。根据上述实际的工程背景，为建立适宜于不规则工作面预计模型，将开采区域划分为若干三角形，再依据概

8、率积分法进行叠加计算。区域的划分分为凸形和凹形两种情况(见图I、图2)。以固定的一个角点将凸形开采区域划分为几个三角形(△ABC、△ACD、△ADE)，为了方便选取积0分上下限，将每一个三角形再分为两个小三角形。图2凹形开采区域划分示意图以△ABC为例，以顶点B点做一条平行于坐标y轴对于凹形开采区域，在进行三角形划分