厚松散层综放开采地表移动规律与数值模拟.pdf

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1、第3期矿山测量NO．32015年6月MINESURVEYINGJun．2015doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2015．03．16厚松散层综放开采地表移动规律与数值模拟张红鸟(潞安环能股份公司常村煤矿，山西长治046102)摘要：大量的观测研究和生产实践表明，不同地质采矿条件下地表的岩移规律、岩移参数存在很大差异。文中以实测资料为基础，结合数值模拟计算，深入分析了常村矿厚松散层综放开采条件下地表移动变形规律及机理，求取了岩移预计参数和岩移角值，本研究成果对建筑物下压煤开采及保护煤柱的留设具有一定的指导意义。关键词：厚松散层；综放开采；开采沉陷；数值模

2、拟中图分类号：TD325．2文献标识码：B文章编号：1001—358X(2015)03—0047—03近年来，综采放顶煤技术在开滦、晋城、潞安等直接顶板为黑色泥岩，平均厚1．93m；老顶为灰黑色矿区大量应用，该技术适用性好，安全性高，现已成粉砂岩，平均厚3．33m；直接底板为黑色泥岩，平均为我国厚煤层开采的主要方法。然而综放开采引起厚0．9m；老底为灰色细砂岩，平均厚1．1m，以石英的地表移动变形更为剧烈，特别是在厚松散层开采为主。条件下，采动区地表的移动与变形表现出新的特征，2地表移动观测对建构筑物的危害更大。本文以潞安矿区常村煤矿地表岩移观测站实测资料为基础，对厚松散层综

3、放根据现场的地形地貌条件，在工作面上方地表开采条件下的岩移规律及特点做了一些有益的探布设了2条观测线，即A线、B线，见图1。A线沿小讨。路布设，B线布设于工作面走向主断面上方，测点采用预制混凝土测桩，现场埋设，观测线情况见表l。1开采条件试验面S6—7工作面为采区首采工作面，周围均未开采，该面为一倾斜长臂面，推进长度1400m，开采宽度280m。开采山西组3#煤，采厚6．2m，倾角3。，开采标高+520～+590m，地面标高+914m，开采时间2012年8月～2014年2月，正常推进速度为3．66m／d。采煤方法为放顶煤一次采全高，全部垮落法管理顶板。上覆地层岩性主要为中、细

4、粒砂岩、砂质泥岩、泥岩及第四系黄土，其中黄土层厚度为132m。煤层图1观测站平面位置示意图表1地表岩移观测站情况动变形值，并绘制了不同时期部分测点的下沉曲线，3地表移动变形参数及规律见表2、图2。由图可以看出，地表下沉盆地边界附3．1地表下沉形态近曲线异常陡峭，边界内侧下沉量大，边界以外较为根据观测资料，计算了地表岩移测点的最大移平缓，影响范围较大。47第3期矿山测量2015年6月表2地表最大移动变形值3．2地表移动变形参数(1)角值参数根据下沉盆地主断面上移动变形值的大小及移A线420040142018～一21动特征，求取了上山、走向方向岩层移动的边界角、B线4090281

5、35018～一18移动角和裂缝角，见表3。(2)动态岩移参数在采动过程中，测点都会经历起始、活跃、衰减、终止的过程，它在时间上和空间上的变化过程具有一定的规律性。根据实测资料，绘制了测点的下沉速度曲线，见图3，并列出了动态岩移参数，见表4。(3)概率积分法预计参数采用概率积分法对地表实测下沉曲线进行拟合图例——+一201010l5求参，确定岩移预计参数见表5。——-●一201211203．3地表移动变形特征——e—一20121226——日一20130613(1)地表沉陷变形剧烈，变形分布集中。与一般地质采矿条件下相比，厚松散层综放开采条件下地表下沉系数偏大，下沉速度快，在采动

6、过程中，岩层图2下沉曲线与地表出现快速、连续的移动与变形。表3岩移角值＼＼项目边界角(。)移动角(型堡鱼——松散层移动角一名叠：：：壁!!壁：：：：60626870777955下沉系数g主要影响角正切t水平移动系数b影响传播角系数拐点偏移系数S／H0．11(3)在时间上和空间上地表移动变形更为集中。下在时间上，地表移动变形集中在活跃期，活跃期约占总移动时间的28．1％，下沉量占总沉降量的83．9％左右；在空间上，地表移动变形集中在工作面正上方及边界附近，边界以外下沉值很小。4数值模拟分析4．1计算模型为进一步分析厚松散层综放开采条件下地表移图3地表下沉速度曲线动变形规律及机理

7、，应用大型非线性有限差分软件(2)地表下沉曲线拐点两侧具有不对称性。拐FLAC，对综放工作面岩层的破坏程度以及对地表点内侧曲线变化迅速，下沉值快速增大；拐点外测曲的影响规律进行了数值模拟分析。模拟工作面开采线收敛较慢，在开采边界附近曲线趋于平缓，影响范宽度为280m，推进长度为1400m，煤层采厚为围较远。6．0m，采深为358m。图4为数值计算模型示意图。48