【摘 要】
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我国煤炭能源消耗量一直占据我国能源消费总量50%以上,煤炭资源是我国能源消费构成的主要支柱。我国煤炭资源赋存状态具有一定的地域特色,其中,东部矿区普遍煤层埋藏深、松散层厚、地下潜水位高,地表移动变形具有下沉系数大、移动范围广、移动时间长等特点,且岩土体破坏存在一定的特殊性,易形成大范围的采煤积水沉陷区,对矿区地表生态环境和群众生产生活产生威胁。本文以巨野矿区为研究区域,基于地表移动变形实测数据,研
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我国煤炭能源消耗量一直占据我国能源消费总量50%以上,煤炭资源是我国能源消费构成的主要支柱。我国煤炭资源赋存状态具有一定的地域特色,其中,东部矿区普遍煤层埋藏深、松散层厚、地下潜水位高,地表移动变形具有下沉系数大、移动范围广、移动时间长等特点,且岩土体破坏存在一定的特殊性,易形成大范围的采煤积水沉陷区,对矿区地表生态环境和群众生产生活产生威胁。本文以巨野矿区为研究区域,基于地表移动变形实测数据,研究了高潜水位厚松散层下开采岩土体动态移动变形特征和地表移动参数变化规律,采用FLAC3D数值模拟技术,揭示了高潜水位厚含水松散层渗流固结沉降动态规律,分析了高潜水位厚松散层下开采岩土体移动变形的影响因素,通过研究得出:(1)巨野矿区某矿一采区工作面地表移动实测数据分析表明,高潜水位厚松散层下开采地表动态变形主要呈现出初始期短、起动距短、活跃期内地表移动变形大、稳沉时间长等特点;地表移动参数具有下沉系数偏大、边界角较小、移动角较大的特点。(2)揭示了煤层倾角、采深、采厚、工作面宽深比等地质采矿条件对地表移动参数的影响。概率积分法参数主要受到煤层倾角α的影响,地表移动角值参数主要受到煤层倾角α、采深H、采厚M、工作面宽深比D/H的影响。(3)基于FLAC3D流固耦合数值模拟,研究了厚含水松散层渗流固结沉降对岩土体移动变形的影响。松散层岩土体内部的渗流固结沉降导致地表变形量和影响范围进一步增大,约占地表总下沉量的8.5%,主要发生在松散层内的上部含水层和底部含水层两部分;随着工作面推进,根据开挖变形沉降增量和渗流固结沉降增量的变化,地表变形可分为同步增长期、动态变化期、同步减缓期3个阶段。(4)建立了松散层内含水层位置、松散层基岩厚度比的数值计算模型,分析了高潜水位厚松散层下开采岩土体移动变形影响因素。随着松散层内含水层位置的上移,地表下沉系数线性增大,渗流固结沉降也逐步向松散层上部转移;随着松散层基岩厚度比的增大,地表下沉系数呈现出先增大后减小的变化规律。研究高潜水位厚松散层下开采岩土体移动变形,将进一步完善覆岩破坏及开采沉陷规律,为煤矿安全生产、地表沉陷控制和生态环境保护提供理论依据和技术参考。
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