红菱煤矿北三采区高速公路下保护煤柱开采方案研究

论文摘要

针对红菱煤矿高速公路保护煤柱的煤炭资源回收问题,结合高速公路行车的特点及路基沉降要求,分析了开采对高速公路的影响,给出了路基允许移动与变形范围。结合现场实际条件,提出以50mm下沉量为等级的六种条带开采方案回收保护煤柱,利用概率积分法进行地表移动与变形预计。选取最优方案的原则是开采后地表移动与变形符合允许范围,同时煤炭回收率最大,分析预计结果得出第二方案为最优方案。应用有限差分基本原理,建立了高速高路下开采的有限差分分析模型,使用有限差分分析软件FLAC3D对6个条带开采方案进行数值模拟,得出地表移动与变形预计值,并与概率积分法预计出结果相比较,发现两种方法预计的结果相近,证明选择的预计方法和优选的开采方案合理有效,选用的开采参数合理可靠。将概率积分法理论预计与FLAC3D数值模拟结合起来,相互验证,为工程实践决策提供了指导依据。该成果对高速公路保护煤柱开采具有一定的参考价值和理论意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 论文的研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.4 论文的技术路线
• 2. 红菱煤矿高速公路下开采方案设计
• 2.1 红菱煤矿矿井概况
• 2.1.1 矿井交通位置
• 2.1.2 自然地理
• 2.1.3 矿井开拓方式及回采工艺
• 2.1.4 北三采区概况
• 2.2 高速公路正常运行允许变形分析
• 2.3 高速公路下开采的要求
• 2.3.1 建筑物下的开采原则
• 2.3.2 高速公路下开采的技术原则及可采用的开采方法
• 2.4 高速公路下开采方法的选择
• 2.4.1 条带开采的地表移动与变形特点
• 2.4.2 条带开采技术条件
• 2.5 红菱煤矿公路下开采方案的提出
• 3 红菱煤矿公路下开采的地表沉陷预计
• 3.1 地表沉陷预计概述
• 3.2 地表移动和变形预测方法选择
• 3.3 概率积分法预计
• 3.3.1 概率积分法预计计算方法
• 3.3.2 预计参数的确定
• 3.3.3 条带开采方案预计
• 3.4 结果分析
• 4 条带开采数值模拟
• 4.1 FLAC3D 概述
• 4.1.1 FLAC3D 程序本构模型
• 4.1.2 FLAC 程序基本原理简介及求解问题的一般方法
• 4.1.3 有限差分基本方程
• 4.1.4 显式的时程方案
• 4.1.5 求解问题的一般方法
• 4.2 建立有限差分模型
• 4.2.1 建立 FLAC3D 数值模型
• 4.2.2 定义物理条件
• 4.2.3 网格密度控制和单元划分
• 4.3 求解过程
• 4.3.1 煤层开挖方法
• 4.3.2 监控变量
• 4.4 地表下沉数值模拟
• 4.5 地表水平移动数值模拟
• 4.6 预计结果对比
• 4.7 结果分析
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 攻读学位期间已发表的学术论文及科研活动
• 致谢
• 参考文献