论文部分内容阅读
地下矿产资源的开发与利用,为我国的社会发展提供了强大的物质保障。我国作为一个储煤大国,煤炭资源被广泛应用于化工、电力、冶金等各个领域。随着我国经济建设的高速发展,煤炭资源的需求量更是逐年增加。但是,随之而来的是开采后的环境地质问题,许多矿区出现了地面沉降、地裂缝等地质灾害,严重影响当地人们的生活,破坏生态环境。全国性的基础建设凸显了土地资源匮乏的问题,现在很多大型厂房、铁路、公路、隧道的修建要在采空区上进行。在外部荷载作用下,极可能造成采空区上覆岩层的再次破碎、冒落,地表再次发生移动破坏,影响地基稳定性,从而导致上部建筑物失稳破坏。因此,对采空区的地表移动变形规律及建筑荷载作用对地表移动变形规律的影响进行研究分析,具有十分重要的现实意义。本论文以辽源矿业(集团)有限责任公司梅河煤矿四井采空区为研究对象,在查阅国内外文献书籍的前提下,通过搜集研究区地质资料和现场勘察,明确了研究内容和技术路线,对梅河煤矿四井采空区地表移动变形问题进行分析研究。在对梅河煤矿四井地质资料分析的基础上,得到以下结论:12号煤层为主采煤层,厚度较大,煤层倾角呈浅部较陡、深部平缓的特点,开采已超过20年,地面沉降已经基本结束,研究区地表破坏严重。整理分析了采空区相关资料数据,掌握了采空区上部地表移动变形特征并进一步分析了其发展变化规律。运用概率积分法对地表移动变形进行理论计算。按照相关规范规程,选取合适的计算参数,计算了研究区内地表移动变形的下沉变形值、水平变形值、曲率等指标。掌握FLAC3D有限差分数值模拟软件,并运用该软件模拟地下开采引起的地表移动变形。根据地质资料的分析,建立等效的数值模拟模型,选取合适的物理力学参数及本构模型。模拟时在模型自由面(顶面)设置了一系列监测点,用以记录煤层开采过程中的地表水平和竖直位移变化。针对研究区煤层倾角较大的问题,对模拟结果进行分析描述时,分别从煤层的走向方向和倾向方向两个方面进行,得到开采过程中的地表移动变形规律。在模拟开采已结束的基础上,对模型自由面施加荷载,模拟在建筑荷载作用下地表的移动变形。分别在采空区中心、内侧和外侧施加0.05MPa、0.1MPa、0.2MPa和0.4MPa建筑荷载,模拟在不同位置施加不同大小荷载条件下的地表移动变形。对模拟结果进行对比分析,得到不同条件下的变形规律及其异同。根据采空区“三带”及地基影响深度之间关系,对地基稳定性进行定性评价。