近淺埋煤層條帶開采地表沉陷主控因素研究及沉陷預計方法.pdf

1、目前地表沉陷預計方法主要是以概率積分法為代表的各類經(jīng)驗預測法，此類方法基于實測資料得出經(jīng)驗公式，但不涉及對采場上覆巖層移動規(guī)律的研究，且往往不適用于不充分采動條件下地表沉陷預計。由于近淺埋煤層距地表較近，地表更容易受到開采活動的影響，因此，本文通過正交實驗、數(shù)值模擬、理論分析等手段，針對近淺埋煤層條帶開采這種極不充分采動條件，分析研究了地表沉陷的主控因素及主控因素對上覆巖層移動規(guī)律的影響，并在此基礎上建立了覆巖關鍵層的力學模型，將覆巖移

2、動與地表沉陷相聯(lián)系，提出了近淺埋煤層條帶開采條件下的地表沉陷預計方法。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對近淺埋煤層條帶開采這一概念進行了限定:近淺埋煤層是指埋深不超過200m，基載比1～5，上覆巖層中存在一到兩組關鍵層的煤層，條帶開采是指采出寬度不足以使上覆巖層達到充分采動狀態(tài)，且保留條帶有足夠?qū)挾群头€(wěn)定性來支撐上覆巖層的開采方法。⑵針對覆巖移動及地表沉陷的影響因素繁多這一特點，對這些因素分組進行正交實驗:第一組實驗的因素為主關鍵層的

3、物理力學參數(shù);第二組實驗保留第一組實驗中的顯著因素，并考慮了亞關鍵層與表土層的影響;第三組實驗則考慮了關鍵層層位，非關鍵層巖層的分層厚度及物理力學性質(zhì);第四組實驗針對煤層的物理力學性質(zhì)進行;第五組實驗保留了第四組實驗的顯著因素，又考慮了開采尺寸與煤層附近巖層物理力學性質(zhì)的影響。⑶對正交實驗得出的顯著因素進行單因素實驗，分析這些因素對上覆巖層移動規(guī)律的影響，既對正交實驗的結(jié)果進行了驗證，又進一步確定了條帶開采地表沉陷的主控因素。最終確定的

4、近淺埋煤層條帶開采主控因素有:開采尺寸（采寬、留寬、采高），亞關鍵層厚度;對地表下沉有一定影響，但影響弱于主控因素的因素有:主關鍵層厚度，亞關鍵層彈性模量與泊松比，層間巖層的泊松比與內(nèi)摩擦角，煤柱的粘聚力、內(nèi)摩擦角與泊松比。⑷基于近淺埋煤層條帶開采的覆層移動特征，建立了亞關鍵層與主關鍵層的力學模型，并根據(jù)兩者下沉量之間的關系，通過亞關鍵層的撓曲線求出了主關鍵層的撓曲線;對亞關鍵層進行了力學分析，驗證所建立力學模型對主控因素的響應是否符合