烏市東二環(huán)急傾斜煤層采空區(qū)穩(wěn)定性與治理方案分析.pdf

1、新疆是我國(guó)的煤炭資源大省,煤炭資源量2萬(wàn)億噸左右,占到全國(guó)總儲(chǔ)量的40％,煤炭工業(yè)是新疆國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。煤炭作為西部的主要能源,具有重要的地位。隨著西部大開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加快,高等級(jí)公路的興建也隨之迅猛發(fā)展。烏魯木齊礦區(qū)是我國(guó)急傾斜煤層最大的礦區(qū),幾十年的強(qiáng)力開(kāi)發(fā),形成了大量的采空區(qū)。因此,在興建高等級(jí)公路的時(shí)候不可避免地會(huì)遇到煤礦采空區(qū)工程地質(zhì)問(wèn)題。本論文在研究煤礦采空區(qū)地質(zhì)采礦、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)基礎(chǔ)上,利用力學(xué)方法分析

2、了急傾斜煤層采空區(qū)塌陷機(jī)理,采用經(jīng)驗(yàn)公式法預(yù)測(cè)了導(dǎo)水裂隙帶的高度和地表的剩余變形量,同時(shí),以軍區(qū)煤礦為例,利用FLAC3D軟件模擬該采空區(qū)對(duì)公路工程的影響以及注漿治理后路基的穩(wěn)定性問(wèn)題。研究工作主要得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:
　　(1)利用巖板力學(xué)模型,以軍區(qū)煤礦B17煤層和豐源煤礦B32煤層為例,進(jìn)行了采空區(qū)頂板撓度的計(jì)算,結(jié)果表明,采空區(qū)下方撓度大于其上方的撓度,最大撓度點(diǎn)位于采空區(qū)中部偏下的位置,真實(shí)地反映了急傾斜煤層開(kāi)采時(shí)采空區(qū)頂

3、板變形特征和巖板在聯(lián)合作用力條件下的變形本質(zhì);利用兩端嵌固的簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)模型,以豐源煤礦B25-26、B27、B32煤層為例,通過(guò)計(jì)算得出了煤層頂板的軸向應(yīng)力散點(diǎn)圖,結(jié)果表明,煤層頂板的下部巖石受壓應(yīng)力作用,上部受拉應(yīng)力作用;巖石的應(yīng)力偏大,超過(guò)了巖石的極限應(yīng)力,采空區(qū)是不穩(wěn)定的。
　　(2)各礦地表剩余變形值:最大剩余下沉量w在384-887mm之間;最大傾斜值i值在6.07-16.81mm/m之間;最大剩余水平變形值ε值在2.2

4、1-6.23mm/m之間;最大曲率值k值在0.14-0.68×10-3/m之間。遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范所規(guī)定的沉降和變形量。
　　(3)利用FLAC3D軟件對(duì)軍區(qū)煤礦采空區(qū)的形成及公路荷載長(zhǎng)期作用下采空區(qū)的穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明,在煤層采出后,采空區(qū)端部發(fā)生明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象,采空區(qū)以剪切破壞為主;在長(zhǎng)期荷載作用下,煤柱失穩(wěn)會(huì)產(chǎn)生附加沉降。
　　(4)利用數(shù)值模擬方法對(duì)軍區(qū)煤礦采空區(qū)注漿后圍巖的應(yīng)力特征和地表變形規(guī)律進(jìn)行了分析