林南仓矿业公司建下开采地表沉陷预测分析

摘要

建筑物下采矿直接危害着地面的建筑设施和自然环境，它关系到矿井作业的安全和经济效益问题。关于建下采矿的地表下沉问题，国内外学者也有不同程度的研究。林南仓矿井田范围内各种建筑物下压煤总储量11787.8万t，其中可采储量8773.4万t，建筑物下压煤占井田储量的78﹪，建筑物下压煤开采问题非常突出。该矿开采有两个大方案，一是搬迁村庄，二是用建下开采的方法采出矿石。若搬迁村庄，搬迁费用昂贵、选址困难。因此，本论文研究建下开采的地表移动变形问题，为建下开采提供最优开采方案。 林南仓的村庄建筑物下采煤问题，从经济技术角度分析可行的采煤方法，提出条带开采是切实可行的开采方案。该课题工作就是建立开采沉陷的有限元分析模型，并利用大型有限元程序ANSYS对条带开采的地表移动和变形进行模拟分析，可以得出条带开采最佳设计参数，如采留比、采宽和留宽，从而解决村庄建筑物下采煤的安全问题。 运用有限元．ANSYS软件，结合林南仓矿开采过程和地质条件，建立模型，逐步进行模拟分析。两种不同参数的条带开采作为备选开采方案，分别建立模型，对地表的形变进行预测，若地表最大下沉、最大水平形变、最大曲率、最大倾斜均符合国家规定的建筑物破坏等级I级标准，则能确保地表村庄安全。 再用传统经验预计公式计算在两种开采方案下地面的移动和变形值，和用ANSYS软件分析结果进行对比，对两种方案进行综合评价，最后用矿山实际检测数据检验预测结果。本文作为一种模拟和辅助手段，对于建筑物下采矿的研究具有一定的探索意义。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

引 言

1文献综述

1.1开采沉陷在国内外的研究状况

1.2地表沉陷

1.2.1地表沉陷的危害

1.2.2地表移动和变形的主要参数

1.2.3地表变形对地面建筑物的影响

1.2.4建筑物的保护

1.2.5减少地表移动和变形的丌采措施

1.3问题的提出

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容

1.4研究方法

1.4.1研究方法的确定

1.4.2有限元法的基本概念

1.4.3有限元法计算的基本思路

2条带开采

2.1建下开采方案

2.2条带丌采

2.3条带开采法的优缺点及适用条件

2.4条带开采的关键问题

3林南仓矿区状况

3.1林南仓矿区现状

3.2建筑物下压煤开采条件及技术要求

3.2.1开采条件

3.2.2技术要求

3.3林南仓地质采矿条件

3.3.1地层特征

3.4条带开采参数的确定

4开采沉陷模拟分析

4.1 ANSYS程序求解过程

4.2 ANSYS程序模拟过程

4.3计算假设

4.3.1对材料性质的假设

4.3.2对采场结构的简化

4.4建立采场模型

4.4.1建立采场几何模型

4.4.2建立采场的物理模型

4.4.3建立采场的有限元模型

4.5有限元网格的划分

4.6边界条件的确定

4.7施加荷载并模拟计算

5预测及模拟结果分析对比

5.1地表移动与变形的预计

5.1.1几种常用的预计方法

5.1.2预计结果

5.2有限元模拟结果

5.2.1地面移动与变形结果

5.2.2应力分布状态及其变化过程

5.2.3下沉系数反算

5.3实际检测数据检验

结论

参考文献

附录A 有限元模拟结果

致谢

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