厚黄土覆盖层滑坡区建筑物下条带开采稳定性分析.pdf

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1、2012年第1期能源技术与管理doi：lO．3969／j．issn．1672-9943．2012．01．001。：：lhj专豢论■与；综述谣j’_1

2、_-_=，：一_：、、，⋯。r曩㈡⋯曩。。：⋯’‘⋯。⋯⋯。“厚黄土覆盖层滑坡区建筑物下条带开采稳定性分析张彦宾t，柴华彬z，邹友峰，李德海，尹士献(1．河南理工大学安全技术培训中心，河南焦作454000；2．河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南焦作454003)[摘要]厚黄土覆盖层滑坡区保护煤柱的开采是典型的滑坡区工程扰动问题，地下开采引起的地表沉陷变形及其诱发的地质灾害有其独特之处。地表黄土

3、层沉陷变形和致灾特征既受其下覆基岩体沉陷变形控制，又与黄土层自身物理、力学特性和其所处地貌类别有关。以河南永华能源有限公司一矿南翼采区为例，采用理论计算，数值模拟分析等方法，确定出合理、安全、经济的开采方案，并提出防止开采引起厚黄土滑坡区滑移的工程措施，研究的成果对于采动引起的覆岩地表移动引起的山体滑坡灾害，以及为本矿区同类地质条件下保护煤柱的开采提供科学的依据。[关键词]厚黄土层：滑坡区：稳定性[中图分类号]TD822[文献标识码]A[文章编号]及一矿采掘计划安排，拟采用放顶煤条带开采。雷0引言坡村建筑物下煤层厚5m左右，计算条带开采时，煤矿开

4、采所引起的山体滑坡是一个复杂的过按采高5ITI计算，采深250～320in，平均采深按程，国内外大量研究表明，对于这种情况必须采用300m计。合适的开采方法控制或限制地表沉陷破坏程度，(1)按压力拱理论设计。对于雷坡村建筑物同时采取地面综合治理方法，实现安全、合理开下条带开采的采宽，应小于压力拱内宽63-3m，留采[1。河南永华能源有限公司一矿南翼属坡体表设煤柱的宽度应大于47．5m，也就是说按压力拱土滑坡区。以前曾采用抗防滑桩方法对此处进行理论计算分析，此处的条带开采的面积采出率不过专门的工程治理，但效果很差，未能有效地限制能大于57％。表土滑

5、移破坏，表土的滑移造成了部分建筑物的(2)按托板理论设计。利用托板理论设计条挤压破坏。河南永华能源有限公司就此专门再次带开采采留宽，关键的第一步是筛选厚硬岩层托立项研究解决。采用的方法为沿山腰掘巷卸载加板。在二煤的顶板岩层中，有一层中粗粒砂岩最固巷道与构筑泄洪导流涵洞限制表土滑移的自由有可能成为托板。层厚1lm，距二煤层顶板凌空面相结合的方法控制山坡表土层的滑移。在19．4m。按板面最大拉应力确定方法确定托板临一矿南翼开采必然会因地表岩层沉陷的扰动使滑界悬露尺寸为此时开采条带宽度尺寸应小于35m。移加剧或因此诱发坡体滑移发生。因而一矿南翼(3)按

6、经验方法设计。根据我国多年的条带密集建筑群下开采必须同时考虑地面建筑物的保开采理论研究和生产经验，在进行一般厚度煤层护和山坡滑移两个问题，寻求合适的开采方法实条带开采时，开采条带的宽度应在煤层埋深的现控制开采，这是实现河南永华能源有限公司一1／4～1／10；在进行厚煤层条带开采时，开采条带的矿滑坡区密集建筑群下煤层开采的关键技术。宽度应在煤层埋深的1／6～1／12。雷坡村建筑物下煤层平均埋深3001TI，按经验方法估算，此处的条1条带煤柱最佳留设宽度带开采宽度应在2550m之间。雷坡村建筑物下条带开采，经技术经济分析(4)三向应力法(AH威尔逊法

7、)。雷坡村建筑物下压煤厚度变化大，而此处的地质勘探钻孔不多，但根据一矿多年的开采揭露，能基本掌握此处基金项目：国家自然科学基金(41072225)；河南省科技厅重点科技攻关项目(102102210196)的煤岩层变化状况，为了即能保证保留煤柱有足2张彦宾，等厚黄土覆盖层滑坡区建筑物下条带开采稳定性分析2012年第1期够的强度和稳定性，又能最大限度地回收煤炭资△，J：fs+一1＼r／源，按AH威尔逊方法检验雷坡村煤柱内条带的式中，△为建筑物总变形量，mm；L为建筑最佳采留宽度。经反复计算，在采宽为35m，留宽物长度，m；h为建筑物高度，m；为地表水

8、平变形为40m时，煤柱的安全系数1．8、煤炭面积采出率为46％时为最佳。值，mm／m；r为地表水平曲率值，10—3／m。预计主要影响建筑物的总变形值如表1所根据以上理论计算⋯，设计中应用河南理工示：大学岩层控制及特殊开采研究所自主开发的计算表1预计主要影响建筑物的总变形值机预计模拟软件计算模拟、配合有限元计算综合分析得条带开采最佳方案的采留宽应为：采宽35m，留宽40m。2开采顺序、开采方向的确定开采顺序及开采方向对一矿南翼采区坡体的国外的开采实践证明，当建筑物总变形值稳定性的关键因素之一。南翼0421、0423、0521、△L<120toni时

9、，建筑物破坏程度在I级破坏范0523等r作面的开采顺序与开采方向会直接影围内。可见除幼儿园外，对其它建筑物影响甚微。响滑移坡体表土层的稳