急傾斜煤層壁式開采覆巖移動機(jī)理及地表移動規(guī)律研究.pdf

1、煤層開采引起的巖層移動是一個(gè)復(fù)雜的過程，一般認(rèn)為急傾斜煤層傾角大于45°，正是由于傾角大、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以急傾斜煤層開采引起的巖層移動以及地表變形規(guī)律更為復(fù)雜。煤層開采后，除頂板巖層出現(xiàn)變形移動外，開采煤層超過一定角度后煤層底板也會出現(xiàn)一定的破壞變形;對于存在水平基巖風(fēng)化帶或松散層的急傾斜煤層來說，地表變形規(guī)律受到兩種結(jié)構(gòu)的影響，更加難以預(yù)計(jì)地表變形。
　　本文以江西青山礦地質(zhì)資料為背景，通過理論分析、相似材料模擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬

2、計(jì)算相結(jié)合的方法對急傾斜煤層覆巖移動機(jī)理及地表變形規(guī)律進(jìn)行了一些嘗試性地研究，主要工作以及結(jié)論有以下幾點(diǎn):
　　(1)根據(jù)急傾斜煤層開采巖層受力特點(diǎn)，分析巖層移動的規(guī)律，認(rèn)為由于煤層傾角大，受力可以分解為沿法向和沿切向的作用力，煤層開采后頂板依次經(jīng)歷垮落-裂隙-彎曲以及沿層面的滑動;
　　(2)采用基礎(chǔ)力學(xué)的方法對煤層頂?shù)装宓氖芰ψ冃吻闆r進(jìn)行理論分析。將頂?shù)装鍘r層簡化為“梁”，并認(rèn)為“巖梁”受到橫向力和軸向力，采用材料力學(xué)縱

3、橫彎曲理論以及彈性力學(xué)最小勢能原理對巖層彎曲的撓度、滑移量進(jìn)行推算;
　　(3)根據(jù)急傾斜煤層開采后采空區(qū)垮落特征以及巖層受力情況，對覆巖以及地表變形規(guī)律進(jìn)行分析，認(rèn)為近地表水平基巖內(nèi)存在非對稱的應(yīng)力拱，并且地表最大下沉值應(yīng)在拱頂處;
　　(4)通過相似模擬實(shí)驗(yàn)，對不同采厚、不同開采垂高的急傾斜煤層開采進(jìn)行模擬，分析煤層開采后不同開采階段頂板巖層不同的垮落變形形態(tài)，為更準(zhǔn)確分析巖層移動規(guī)律提供實(shí)驗(yàn)依據(jù);
　　(5)在相

4、似模擬實(shí)驗(yàn)中，對不同位置的測線下沉量和水平位移量進(jìn)行分析，對不同層位的巖層移動變形有了系統(tǒng)的認(rèn)識;
　　(6)分析相似模擬實(shí)驗(yàn)中不同采厚和不同開采垂高的地表下沉曲線，并與巖層變形規(guī)律進(jìn)行對比;
　　(7)運(yùn)用離散元數(shù)值模擬對不同開采厚度、開采垂高、開采傾角以及不同水平基巖厚度的急傾斜煤層開采進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，并分析了覆巖位移與垂直應(yīng)力規(guī)律，進(jìn)而影響巖層移動的因素有了定性的了解;
　　(8)通過對數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的地表下