神东风积沙矿区开采沉陷主要影响因素研究

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开采沉陷问题的研究是一种复杂的采动损害问题,对于不同的地质和采矿条件,都会得出不同的地表沉陷规律。目前,我国主要集中在薄松散层矿区和中东部平原矿区进行开采沉陷问题的研究,而对于神东风积沙矿区的研究则很少涉及。通过研究神东风积沙矿区开采沉陷的主要影响因素,可以揭示厚风积沙条件下矿区的地表沉陷规律;并提出控制开采沉陷的措施,为神东矿区安全采煤及其地面保护提供参考依据。本文主要采用FLAC3D软件进行数值模拟分析,完成了以下几个方面的工作:(1)根据收集的神东风积沙矿区地质资料,总结矿区开采沉陷的主要影响因素。(2)根据补连塔煤矿12407综采工作面钻孔综合柱状图,构建FLAC3D数值计算模型;将矿区收集的岩样进行加工并测得煤岩物理力学参数。(3)分别对松散层厚度、采高、地形以及关键层位置对地表移动的影响进行分析,总结出的沉陷规律如下:①在采深不变的情况下,伴随松散层厚度的增加,地表垂直位移最大值和水平位移最大值会逐渐增大;地表下沉系数也逐渐增大,地表水平移动系数增大到一定程度时,会趋于某一恒定值保持不变。②随着采高的增加,地表垂向位移最大值和水平位移最大值均呈线性关系增大;地表下沉系数也随之增大,地表水平移动系数则逐渐减小。③斜坡滑移产生的下沉量,在坡顶与平地沉陷量相互“叠加”,增加了地表下沉量;在坡中央则与平地沉陷量相互“抵消”,减少了地表下沉量;而在坡底,升降斜坡则滑移造成地表抬升;升斜坡与降斜坡的水平位移量均小于平地。④关键层位于上位的结构类型,一方面,地表最大下沉值小于关键层位于下位时的下沉值;另一方面,延缓了拉应力区的向上扩展,推迟了关键层的破断时间,故对地表稳定是有利的。(4)神东风积沙矿区为干旱半干旱气候,制约着充填开采的运用,而条带开采又影响矿区的高效开采,故沉陷控制方法宜选择协调开采。为更好的控制地表沉陷,当地面保护区域不大时,应选择全采开采方式;而当地面保护区域较大时,应选择跳采的开采方式;开采期间开采速度应保持稳定并尽量避免顺序开采方式。
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