黄陵矿区采煤工作面地面塌陷特征及覆岩破坏规律研究

论文摘要

黄陵矿区地处陕西省黄陇侏罗纪煤田东部,煤炭资源量丰富。煤层采出后,土地、水资源、建筑物、生态环境及交通受到严重破坏。因此,黄陵矿区地面塌陷特征及煤层上覆岩层破坏规律的研究对黄陵矿区矿井安全生产、土地资源保护、水资源保护、采动建筑物保护、生态环境保护及政府决策有重要的理论意义和实用价值。通过对黄陵矿区地面塌陷进行实地调查及分析,认为黄陵矿区地面塌陷（非连续变形）的类型主要有塌陷盆地与裂缝,并总结出黄陵矿区地面塌陷（非连续变形）的主要影响因素有开采深度及基岩厚度、工作面宽度与采厚、覆岩岩性结构与关键层厚度、地形地貌等。应用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中的公式、《矿井水文地质工程地质勘探规范》中的公式、数值模拟、经验数据与实测数据对黄陵矿区“两带”发育高度进行了综合分析,认为应用《规程》与《规范》中公式所计算出的裂采比较实测值小,数值模拟、经验值所得裂采比与实测值较为接近,即裂采比在25.2-27.5之间,采用裂采比28来预计黄陵矿区“两带”的发育高度是比较适宜的。在此基础上对黄陵二号矿首采区进行了水害预测,认为黄陵二号矿首采区大部分为水害低度危险区,中北部为水害中度危险区。根据数值模拟及野外调查分析,总结出黄陵矿区地面发生非连续性变形的覆岩破坏模式,即煤层开采后自下而上依次形成垮落带、裂隙带、弯曲下沉带（包括关键层局部拉破坏区及松散层破坏区）,弯曲下沉带与裂隙带之间不存在自由空间,关键层局部拉裂破坏是岩体强度的弱化引起的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 研究现状分析
• 1.2.1 开采沉陷的预计方法
• 1.2.2 山区地表移动变形研究
• 1.2.3 厚黄土覆盖层采动地表移动与变形研究
• 1.2.4 黄陵矿区地面塌陷特征及覆岩破坏规律研究
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究方法与技术路线
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 技术路线
• 2 矿井及地质概况
• 2.1 矿区位置、交通及开发概况
• 2.2 自然地理
• 2.3 地形地貌
• 2.4 地层与煤层
• 2.4.1 地层
• 2.4.2 煤层
• 2.5 构造
• 2.6 水文地质
• 2.7 采矿地质条件的特殊性
• 3 黄陵矿区地面塌陷类型及特征
• 3.1 地面塌陷现状
• 3.2 地面塌陷实例
• 3.2.1 一号矿303、304 工作面南河寨地面塌陷
• 3.2.2 一号矿603 工作面刘家园地面塌陷
• 3.2.3 二号矿107 试采工作面地表移动特征
• 3.3 地面塌陷类型与基本特征
• 3.3.1 塌陷盆地
• 3.3.2 裂缝
• 3.3.3 黄土崩塌与房屋、窑洞坍塌
• 3.4 地面塌陷影响因素分析
• 3.4.1 开采深度及基岩厚度
• 3.4.2 工作面宽度与采厚
• 3.4.3 覆岩岩性结构及关键层厚度
• 3.4.4 松散层厚度及表土层的力学性质
• 3.4.5 地形地貌
• 3.4.6 降雨
• 4 黄陵矿区“两带”发育高度及水害分析
• 4.1 矿区裂隙带高度的钻孔观测数据
• 4.2 《规程》中的计算值
• 4.3 《规范》中的计算值
• 4.4 导水裂隙带的经验值分析
• 4.5 数值模拟分析
• 4.5.1 FLAC3D 软件及拉格朗日元法简介
• 4.5.2 屈服模型的选择
• 4.5.3 力学参数的选取
• 4.5.4 数值模型的建立以及“两带”发育高度的确定
• 4.6 “两带”发育高度的综合分析
• 4.7 黄陵二号矿首采区涌水危险性预测
• 5 黄陵矿区采动煤层覆岩破坏规律分析
• 5.1 黄陵矿区覆岩岩性结构分析
• 5.2 关键层的判定
• 5.3 岩层下部自由空间计算
• 5.4 黄陵矿区采动煤层覆岩破坏规律分析
• 6 结论
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附图