建筑物下厚煤层特殊开采的三维数值分析-岩石力学与工程学报.PDFVIP

第18 卷　第 1 期 岩石力学与工程学报 18( 1) : 12～16 1999 年 2 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and En gineerin g Feb. , 1999 建筑物下厚煤层特殊开采的三维数值分析 1 2 3 4 王金安 　谢和平 　M. A. Kwasniewski 　王广南 ( 1 ) (2 ) (3 ) (4 ) 北京科技大学　北京　100083 　 中国矿业大学　北京　100083 　 波兰西里西亚工业大学 　 鹤壁四矿　鹤壁　456600 摘要 　为解决建筑物下厚煤层开采技术难题 , 提出中央条带两冀长壁特殊开采方法 , 通过三维有限差分数值计算 ( FLAC3D) , 对该开采方法造成的地表变形和破坏进行了预测分析和探讨 , 阐述了保护地面建筑的合理开采措施。 关键词 　厚煤层 , 建筑物保护 , 中央条带两冀长壁开采 , 地表移动变形 分类号 　TD822 1 　引　言 2 　计算模型及开采设计 ( 据统计 , 我国目前的“三下”建筑物下、水体下、 2 . 1 　研究对象及开采条件 ) 6 铁路下 压煤量多达 137. 9 ×10 t , 其中建筑物下压 煤为 87. 6 ×106 t 。“三下”压煤量的开采量只有 7 × 本项研究的现场为鹤壁矿务局四矿 。全矿井共 106 t , 仅占 5 % 。工业广场、村庄等建筑物下的大量 有 3 层可采煤层 , 其中二水平六采区将在杨吕寨下 ( ) 压煤造成煤炭资源的巨大浪费 , 并且严重制约着矿 进行开采 图 1 , 现采用分层长壁全部垮落法。研究 井正常生产和接续[1 , 3 ] 。为安全、合理、最大限度地 区域内煤层倾角0°～30°, 平均埋深 420 m , 煤层平均 开采被占压煤炭 , 特别是在一些老矿区要稳定生产 厚度 8. 18 m 。顶底板岩石主要为砂岩、泥岩、灰岩、 规模、解决矿井储量不足和缓解生产接替紧张等问 页岩等 , 表土层厚度 101. 5 m 。研究区域有 4 条断 题 , 研究以开采方法优选、地表沉陷变形预计和根据 层 , 这些断层皆为压型断层 , 断层张开距很小 , 仅为 建筑物破坏程度的不同 , 有针对性地采取预先加固 几个厘米 , 充填物的厚度很小。断层倾角 50°～60°。 或采后维修措施 , 具有重要意义。 4F204 断层和 4F206 断层的落差皆为 10 m , 4F105 在波兰、德国和前苏联等先进采煤国家 , 基本上 断层落差为 13 m , F7 断层落差为 100 m 。 采用充填开采方法来减少地表变形和保护地面建筑。 2 . 2 　中央条带两冀长壁垮落法开采方案 然而 , 由于充填设备昂贵和充填费用较高, 在我国一 直未推广应用。特别是建筑物下厚煤层开采 , 常规的 在一般情况下 , 地面最大水平变形和最大倾斜 长壁垮落开采方法难免导致地面建筑物的严重变形