旺格维利开采工作面稳定性及地表移动变形分析

摘要

随着煤炭资源的开采，“三下”压煤的合理利用和边角煤的合理回收已成为重点需要解决的问题。为了高效的回收建（构）筑物下的压煤，同时对地表建（构）筑物的沉降变形进行有效的控制，需要对采煤方法进行研究。
　　旺格维利采煤法作为一种新兴的采煤方法，在我国的一些矿区已经得到了小范围成功的运用，但目前对其覆岩顶板的空间结构以及断裂规律、各类煤柱的合理宽度和破坏特征等缺乏较为深入的研究。
　　所以本文针对常家梁煤矿3号煤层的开采，采用理论研究、数值模拟实验和预计分析相结合的方法，对旺格维利采煤法的煤柱受力及覆岩移动变形进行了研究:
　　(1)通过关键层理论计算出关键层顶板受到的上覆岩层荷载;并建立顶板-煤柱力学结构，得出煤柱及关键层顶板的受力情况;通过建立煤柱的尖点突变模型，得出旺格维利采煤法煤柱发生突变失稳的影响因素。
　　(2)通过数值模拟计算，将理论分析得到的影响煤柱突变失稳的开采设计参数:煤层厚度、留采宽度比和条带煤柱宽度进行逐一研究，并得出在常家梁煤矿地质条件下的最佳开采设计方案。
　　(3)对开采后的地表移动变形进行预计，预计结果表明，采用该采煤法得到的地表各移动变形值均在规程规定的建筑物Ⅰ级损坏等级允许范围内，满足建筑物的使用要求。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 煤柱承载能力理论研究

1.2.2 覆岩变形破坏规律研究

1.2.3 旺格维利采煤法的研究

1.3 论文研究的目标、主要内容和方法

1.3.1 论文研究目标

1.3.2 研究内容

1.3.3 研究方法

2 工程概况

2.1 工程地质简述

2.2 可采煤层

2.3 采煤方法

2.4 开采工艺

2.5 本章小结

3 煤柱及顶板稳定性的理论分析

3.1 关键层理论

3.1.1 煤体上方荷载的计算

3.1.2 顶板-煤柱力学结构

3.2 煤柱的尖点突变失稳破坏

3.2.1 刀间煤柱力学与尖点突变模型

3.2.2 条带煤柱力学与尖点突变模型

3.3 本章小结

4 开采影响因素的数值模拟研究

4.1 模型建立

4.1.1 FLAC3D简介

4.1.2 ANSYS简介

4.1.3 模型方案的确定

4.2 模拟结果分析

4.2.1 煤层厚度对顶板变形及煤柱受力的影响

4.2.2 留采宽度比对顶板变形及煤柱受力的影响

4.2.3 条带煤柱宽度对顶板变形及煤柱受力的影响

4.2.4 最佳开采方案

4.3 本章小结

5 三号煤层开采地表移动变形及对建筑物的影响分析

5.1 开采沉陷预计的基本原理

5.2 地表下沉预计软件

5.3 三号煤层开采煤岩层参数

5.4.1 三号煤层开采地表移动变形预计

5.4.2 三号煤层开采地表建筑物变形分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集