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建筑物下多煤层条带开采技术研究
一、课题提出
1、选题依据
条带开采留设煤柱长期稳定性将直接影响地面建(构)筑物的安全。国内大部分“三下”压煤情况属于建筑物下多煤层压煤,国内外学者对单一煤层条带开采进行了大量研究,对多煤层条带开采的研究理论尚不充分。因此, 有必要对多煤层条带开采做进一步研究。
2、立论背景
里彦煤矿近年来均采用留保护煤柱方案处理建下压煤问题。随着开采年限的延长和开采范围的扩大,建下压煤问题越来越突出,工作面接续与安排越来越困难,解决建下压煤问题,已经成为影响里彦煤矿可持续发展的、迫切需要解决的重要问题。
建筑物下多煤层条带开采技术研究
3、研究的目的
目前保障留设煤柱安全的方法,还是通过加大煤柱设计宽度增大安全系数。本文通过研究对里彦煤矿近距离煤层15、16、17煤开采引起的岩体移动和地表沉陷的基本规律,结合实测数据、理论研究以及数值模拟的方法,提出合理的技术方案,为类似地质条件下条带开采提供一定的理论方法
建筑物下多煤层条带开采技术研究
二、国内外研究现状和发展动态
1、国内外研究现状
多煤层条带开采,尤其是“三下”压煤的全煤层开采主要问题及相关领域的研究,是煤矿开采沉陷学科进一步广泛深入发展的主要方向。国外近年来在岩移及其控制方面少有新的成果。而我国则不同,在今后相当长一段时间里,煤炭仍将是我国的主要能源,这是我国的国情,它决定了我国对开采沉陷的深入研究,将会继续发展下去。
建筑物下多煤层条带开采技术研究
2、发展动态
国内外学者对条带开采进行了大量研究,取得了丰富的理论和实际成果,但绝大部分是针对单一煤层条带开采。近年来,多煤层条带开采的研究和应用逐年增多。但从多煤层条带开采设计和实践来看,目前尚存在以下不完善: 1) 多煤层条带开采地表沉陷的预计模型和预计理论尚未建立,传统的预计方法的预计结果与实际差别较大; 2) 多煤层条带开采预计参数体系尚未建立,现有多煤层条带开采地表移动预测参数选取缺乏可靠的理论和方法。
建筑物下多煤层条带开采技术研究
三、主要研究内容
1、总结前人的理论与经验
参考大量相关文献,为建筑物下多煤层条带开采进行优化设计提供了理论支持。
借鉴和研究前人的关于条带开采合理留宽的分析,为本次的岩石力学实验设计提供技术支持。
对煤柱稳定性问题进行研究,并对多煤层条带开采地表移动规律进行了探讨。
建筑物下多煤层条带开采技术研究
2、煤岩的基础力学性质分析
选取里彦煤矿15、16、17煤及顶底板,将其加工成标准试件,利用MTS815岩石伺服实验机对其进行单轴和三轴压缩试验,确定相关物理力学参数。
3、多煤层条带开采煤柱稳定性研究
前人研究的大部分是单一煤层,也有少量两层煤情况本文研究的是针对三层煤条件下的煤柱稳定性问题。
本节根据实际开采顺序来研究,固定同一采出率情况下进行研究。首先结合16、17煤开采分析影响通过理论计算和数值模拟研究15煤层煤柱稳定性,初步确定其设计方案;然后分别通过数值模拟研究16、17煤与15煤不同对齐方式,不同煤柱留设宽度对上层煤柱稳定性的影响。
建筑物下多煤层条带开采技术研究
4、地表移动规律以及变形预计研究
前人大部分通过现有地表岩移观测资料预测或者单一通过数值模拟解决此类问题。
本文结合里彦煤矿地质资料,周围矿井岩移观测资料,通过概率积分法建立地表移动预测参数与条带开采宽度、上下煤柱空间位置关系等的关系,通过数值模拟,为多煤层条带开采地表移动预测参数选取提供可行的方法。
建筑物下多煤层条带开采技术研究
四、拟解决的关键技术
1、结合地表沉陷关系,以及16、17煤开采影响,通过概率积分法和数值模拟确定15煤合理采宽、留宽。
2、通过概率积分法建立地表移动预测参数的关系式。
建筑物下多煤层条带开采技术研究
五、论文的创新点
1、基于里彦煤矿开采条件,在理论分析的基础上,采用数值模拟研究15、16、17煤三层煤柱不同对齐方式下不同采宽和留宽的方案设计。
2、结合现场实测资料,概率积分法和数值模拟多种分析手段确定地表移动预测参数。
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