厚黄土区综放开采地表移动变形观测与数值模拟研究.pdf

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1、第5期矿山测量NO．52014年10月MINESURVEYING0ct．2O14doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2014．05．24厚黄土区综放开采地表移动变形观测与数值模拟研究史世东，郑志刚，易四海(1．潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿，山西长治047100；2．煤炭科学研究总院唐山研究院，河北唐山063012)摘要：文中以地表实测资料为基础，探讨了常村煤矿厚黄土层综放开采条件下地表沉陷变形特征，获得了概率积分法岩移预计参数和岩移角值，并结合数值模拟手段，分析了该地质采矿条件下岩层与地表移

2、动变形机理，揭示了常村矿厚黄土层综放开采条件下地表沉陷变形规律。关键词：厚黄土区i综放开采；地表沉陷变形；岩移参数中图分类号：TD325．1文献标识码：B文章编号：1001—358X(2014)05—0082—03常村煤矿地处长治盆地西部，全区为第四系黄长度为1225．4m。走向线布工作测点24个，测线西土沉积掩盖，主要开采山西组3#厚煤层，具有煤层开侧布控制点3个，测线长度为1009．5m。工作测点采厚度大、表土层厚等特点。目前，对于该地质采矿间距越25m，控制点间距约45m。条件下岩层与地表移动规律的研究较少，有待进

3、一地表岩移观测站于2012年8月建立，自2012年步深人研究。为此，常村煤矿在S6采区S6—7工作9月2日至2013年11月16Et分别进行了16次全面上方设置了地表移动观测站，通过现场观测和数面观测和l6次日常高程观测，取得了大量的观测资值模拟分析，基本掌握了该地质采矿条件下的地表料。移动变形规律和特点。1地质采矿条件S6—7工作面位于s6采区南侧，四周均为未采区。工作面沿倾向布置，面长1390m，面宽273．6m。开采二迭系山西组3#煤，煤层厚度为6．17m，煤层倾角0。～5。，平均采深358m。工作面总体形态为一单

4、斜构造，东北部高西南部低。地质条件较为简单，煤层上覆地层主要由泥岩、砂岩及第四系黄土层组成，其中第四纪表土层厚度达130．35～134．00m。图1观测站平面布置示意图工作面从西南向东北仰斜推进，自2012年8月开始回采，至2012年底推进了445m后，工作面暂3地表移动变形参数及规律停回采；2013年6月工作面继续开采，至2013年l03．1地表下沉形态月底，累计推进长度为1006m，平均推进速度为根据实测资料，求取各次观测的下沉值，表1列3．66m／d。采煤方法为放顶煤一次采全高，全部垮出了地表最大移动变形值，图2绘

5、制了倾向线和走落法管理顶板。向线的部分下沉曲线。从图2可见，地表的沉降是2观测站设计与观测连续渐变的，不存在突变，符合开采沉陷的一般规律，说明了观测资料是可靠的。试验工作面上方地表布设了一条走向观测线和一条倾向观测线，观测站的布设情况见图1。倾向观3．2地表移动变形参数测线布设工作测点35个，南侧布控制点3个，测线通过对观测资料的整理和分析，获得了地表移动变形的各种参数，如表2、表3、表4所示。82图例———一2010．10．I5——●一20l210．3I———-一20l2II20——e一2012．I2．26——日一20

6、l3．06I3——●一20I3llI6图2倾向线和走向线的下沉曲线表l上山、下山及走向方向的边界角、移动角、裂缝角下沉系数q水平移动系数b主要影响角正切I拐点偏移系数S／H影响传播角系数3．3地表移动特点大落差达100mm。结合现场调查和实测资料可知，本区域的地表4数值模拟研究移动与变形具有如下特点：(1)地表下沉系数较大，地表下沉速度较大。由为进一步分析研究厚黄土层综放开采条件下岩于S6—7T作面表土层厚度大，推进速度快，上覆岩层与地表移动机理，应用大型非线性有限差分软件层近似连续变形，离层、裂隙未得到充分发育，使活F

7、LAC3D，对s6—7工作面岩层与地表移动进行了数跃期内地表移动变形更为剧烈且集中。从而加剧了值模拟分析。图3为数值模拟s6—7工作面推进至地表的沉陷变形。1006m后岩层走向和倾向主剖面上的竖直移动云(2)具有明显的厚松散层的特征。地表下沉曲图。图中反映了工作面综放开采后周围岩层的移动线陡峭，地表移动变形在拐点内侧下沉值较大，在拐情况。点处变形发展较为迅速，曲线较陡，而在拐点外测下从岩层移动量大小来看，采动覆岩中，以采空区沉值快速减小，拐点以外区域沉陷变形曲线收敛较几何中心为参照点，在开采影响中央区域，离中心越慢，影响

8、范围向外扩展较远。近则岩层移动量越大，离中心越远则岩层移动量越(3)地表移动变形在时间上更为集中。地表移小，直接顶板移动量最大，柑对应的地表移动量最动持续时问为l4个月，初始期、活跃期和衰退期分小，这反映了开采空间在上传过程中的耗散。这是别为33天、l】8天和269天。地表沉陷变形主要集由于在地下未开采前岩体受覆岩重