浅埋煤层开采引起的地表移动规律研究

【摘要】：随着社会的发展，对能源的需求也越来越大，其中煤矿资源又是当今能源的主要来源。由于地下矿物的开采，不仅会造成地表开裂、变形，破坏建筑物，加速水土流失进程，而且还可能诱发滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，极大地的影响了人们的生产生活，这已成为岩土工程研究的重要课题之一。 浅埋煤层开采引起的地表移动是一个较为复杂的时间～空间过程。确定在开采过程中地表点的变形值，以及与开采速度和开采方式的关系，预计在开采过程中地表变形的分布、最大变形及其出现的位置和时期，以便选择合理的开采速度和工作面的布置有十分重要的工程应用价值。论文针对目前由于地下煤层开采引起的地表动态移动研究的不足，提出并推导了一种地表三维动态移动函数预计模型——条带单元下沉预计模型，模型考虑了每个条带单元开采后所经历的时间与工作面推进（或停留）的时间之间的联系，能较好的预计在整个回采过程中地表任意点在任意时刻的下沉值和下沉速度值，与实测资料对比分析表明，该模型能较好的反映地表的动态移动规律。 为了研究稳态时的地表移动特征，在分析采空区上覆岩土层移动规律的基础上，提出了一种求取稳态地表移动参数的估计方法，此方法可以在工作面回采之前对地表移动边界角和下沉系数进行预计，工程实例验证表明：其预计结果与实测结果比较吻合，为概率积分参数的选取提供了理论方法。 以柠条塔煤矿N1201工作面开采工程项目为背景，进行了FLAC3D数值模拟分析，为了考虑地形地貌对地表移动的影响，建立了实地的三维地质模型。数值计算结果与实测结果基本一致，说明了通过数值模拟对地表移动进行预计是研究地表移动的一种有效手段。