夹河矿工广煤柱开采岩层与地表移动规律研究

摘要

工业广场保护煤柱开采是许多资源将要枯竭的煤矿所面临的问题，为保证开采过程中井筒与地表建筑物的安全有必要对工广煤柱开采技术进行研究。本文在前人研究的理论基础上以夹河矿工业广场保护煤柱为研究对象，通过矿区实测资料处理、工业广场煤柱开采方案研究以及数值模拟等多个方面的综合研究，为夹河矿工业广场煤柱开采提供了合理的开采方案，同时也能为其他矿区类似地质条件下的工业广场保护煤柱开采提供参考。
　　本研究主要内容包括：⑴对夹河煤矿7208工作面地表沉陷观测站的实测资料进行详细的分析，获得了本区的地表移动变形规律及概率积分法预计参数，为本区工业广场保护煤柱开采研究提供了科学依据。⑵根据国内外工业广场煤柱开采的理论以及国内现有的开采实例，针对夹河矿工业广场煤柱的地质采矿条件设计了过井筒煤柱的开采方案：首先把过煤层处的井壁更换为可缩性井壁，其次在可缩性井壁外侧设置闭合木垛，然后在井筒周围留设一定宽度的方块煤柱，不对方块煤柱进行开采，只对方块煤柱以外的保护煤柱进行条带开采。⑶以夹河矿工广煤柱为原型结合FLAC3D数值模拟程序，对不同的开采方法、不同采留宽以及不同回采率情况下的工广煤柱开采方案进行力学和移动变形方面的分析，可以得出以下结论：对方块煤柱以外的保护煤柱采用全采时，井筒以及地表的移动变形较大，不利于井筒和地面建筑物的保护；同时井筒底部受到的竖向应力集中的影响可能产生井筒的破坏。而条带开采对井筒和地表建筑物的影响较小，有利于井筒的保护；在回采率相同的情况下，采留宽的变化对井筒的影响很大；采宽越大地表下沉越大，井筒的移动变形也越剧烈，在回采率不变的情况下采宽越小对井筒和地表建筑物的保护越有利；当采宽一定时，随着回采率的增加地表和井筒的移动变形增大，但其增加量较小。因此采宽一定时，在保证条带煤柱稳定性的前提下可以尽可能大的提高回采率。⑷结合过井筒煤柱开采方案和数值模拟结果，采用全采和条采两种方法对夹河矿工广煤柱开采方案进行设计，采用概率积分法对两种方案开采以后的地表和井筒移动变形情况进行预计分析，通过综合分析认为夹河矿工业广场煤柱采用采宽为40m、留宽为60m的条带开采方案比较合适。⑸通过分析开采后井筒出现破坏的原因，有针对性的对井筒进行提前维修和加固，增强井筒的抗变形能力，同时在工广煤柱开采的过程中要经常对井壁以及井下提升设施进行检查维修，防止出现大的事故。在工作面地表要设立观测站，并对地表建筑物和生产设备进行观测，当发现井筒和地表建筑物出现大的破坏时要立即停止开采，并找出问题出现的原因加以解决。

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变量注释表

1 绪论

1.1研究背景及意义（Research Background and Significance）

1.2 国内外研究现状（Present Research at Home and Aboard）

1.3 研究的内容及技术路线(Main Contents and Technical Routes)

1.4本文结构安排 (Organization)

2 研究区域概况

2.1 矿区概况（General Situation of Mining Area）

2.2矿井地质特征（Mine geological features）

2.3工业广场保护煤柱概况（General Situation of Protective Coal Pillar in Industrial Square）

2.4本章小结（Summary）

3 夹河矿地表移动变形规律实测研究

3.1 7208工作面概况（Overview of 7208 working face）

3.2 7208工作面观测结果分析（Analysis of the observation results of 7208 working face）

3.3 概率积分法参数求取（Derived for Probability Integral Method Prediction Parameters）

3.4本章小结 (Summary)

4 工业广场煤柱开采方案的数值模拟研究

4.1 煤柱开采方案的数值模拟分析(Numerical simulation analysis of coal pillar mining scheme)

4.2井筒煤柱开采方案(Shaft coal column mining scheme)

4.3数值模型建立(The numerical model is established)

4.4模拟结果及分析(Simulation results and analysis)

4.5本章小结(Summary)

5 井筒与工业广场煤柱开采工程应用

5.1 井筒与工业广场煤柱开采技术要求(Wellbore with the coal pillar mining technology)

5.2工业广场煤柱开采方案(Industry square pillar mining scheme)

5.3工程应用(Engineering application)

5.4 工业广场煤柱开采沉陷预计(Industry square pillar mining subsidence prediction)

5.5 井筒破坏机理及预防措施(The failure mechanism and preventive measures of shaft)

5.6本章小结(Summary)

6 主要结论与展望

6.1主要结论(The main conclusion)

6.2不足和展望(Problems and Prospects)

参考文献

作者简历

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