深井宽条带法开采煤柱安全性能及地表损害评价

来源 :山东科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangliu2009
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由于多年高强度的开采,浅部煤炭资源已经接近枯竭,煤矿快速进入深部开采阶段,而且原本有限的煤炭资源被城镇等建筑区压占的越来越多(山东省建下压煤已经占到剩余可采资源的60%以上)。条带开采由于能有效地控制覆岩下沉和地表沉陷,保护地表建(构)筑物和生态环境,成为解决建下压煤开采的有效技术措施之一,较广泛的用于城镇下及主要建构筑物下采煤。研究深井宽条带法开采煤柱安全性能及地表损害,可为地表建(构)筑较为密集的深井条件下煤炭资源的安全、高效开采提供参考依据。本文采用室内试验、现场实测和理论分析等方法,进行了较为系统的研究。  (1)对深井宽条带法开采煤柱的安全性进行数值模拟,随着煤柱留设宽度的变小,煤体上的支承压力迅速增加,煤柱塑性区宽度显著加大;  (2)对深井宽条带法开采煤柱的安全性进行现场实测,煤柱边缘最易破坏塌垮,在观测末期,压力峰值位于距离煤壁约8m的位置,并有继续向中部转移的趋势,煤柱上的受力是长期变化的。深井煤柱的横向变形主要集中在煤柱边缘9.5m内,煤柱的变形是非连续、阶跃式、突变式的。在观测末期,12m深度的煤柱仍未进入稳定,随着时间的推移,该区域煤体也将逐渐屈服,煤柱的最终塑性屈服区宽度不小于12m,但是已经接近煤柱弹性核区的边缘。整个煤柱承载呈现出明显的马鞍形分布,在监测周期内煤柱是安全的。  (3)通过总结分析影响煤柱安全性的因素,提出了深井宽条带法开采尺寸设计的方法和通过加固煤柱边缘来加强煤柱的侧向约束,从而达到提高煤柱强度、减小煤柱尺寸的方法。  (4)对深井宽条带法开采地表移动进行实测,获得了深井宽条带法开采区域概率积分法预计参数和全采区域概率积分法预计参数。并采用概率积分法对530采区宽条带法开采(采宽120m、留宽100m)后地表建构筑物损害进行预计和评价。
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