补连塔矿区现代煤炭开采对覆岩扰动的研究

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现代煤炭开采加剧了对生态脆弱区环境的损伤,具体表现为:开采导致覆岩出现垮落及裂隙,水资源大量流失,植物大量死亡,且地表产生移动,使某些区域处在拉伸状态,导致植物根茎拉断而死亡;导水裂隙带发育较高,有时达到地表,使工作面安全受到影响。  补连塔矿区地处典型生态脆弱区,开采工艺采用一次采全高长壁式开采、全部垮落式顶板管理方式,是典型的大采高现代化煤炭开采矿井。本文基于补连塔煤矿12407工作面煤层赋存特征,利用FLAC3D和 UDEC数值模拟软件对补连塔矿区覆岩的移动和破坏进行综合分析,主要内容包括如下:  1)建立了不同采高开采模型,量化分析了采高与地表移动、覆岩破坏、拉伸区的关系;2)建立了不同沙基比的三维地质模型,对开采引起的煤层覆岩移动和破坏进行了数值模拟,分析了现代煤炭开采过程中覆岩的位移和应力分布规律,讨论了不同沙基比对覆岩移动和破坏的影响;3)对不同结构介质条件下的现代煤炭开采分别进行数值试验,试验结果表明,在同样强度的开采下,坚硬覆岩具有较强的抗扰动能力,工作面安全开采及地表受到的影响相对较小,而软弱覆岩抗扰动能力较弱,并且硬岩层离工作面较近时,覆岩受开采扰动影响较大;4)运用UDEC数值模拟软件建立不同采高的二维地质模型,分析了不同采高下导水裂隙带的发育规律,结果表明,关键层对导水裂隙带的发育规律有较大的影响,导水裂隙带的发育高度与采高呈正相关关系,补连塔矿区平均导采比为18.7;5)基于正交试验优化组合建立了16个数值模型,分别对覆岩影响敏感性和覆岩破坏程度进行了分析,进而通过方差分析,得到开采工艺因素对覆岩影响敏感性由大到小依次为:采高、开采速度、工作面长度;6)通过顶板管理也可以减小地表的移动变形。  现代煤炭开采对补连塔生态脆弱区造成较大的影响,本文根据补连塔实际开采工艺及地质情况,分析了补连塔矿区在不同情况下的覆岩移动和破坏程度并总结出规律,对补连塔矿区绿色开采有一定的指导意义。
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