煤矿单一工作面深部开采覆岩及地表移动规律研究

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随着煤炭资源的需求量不断加大,部分煤矿已进入深部开采阶段。而深部开采条件下的覆岩与地表移动变形规律与浅部相比有明显的差异,为此,进一步的研究深部开采覆岩与地表的移动变形规律,有效的控制地表的沉陷变形,成为深部开采亟需解决的问题。  本文以山东某矿13301深采工作面为例,通过对地表移动观测站实测数据分析,得出深部开采具有地表移动变形值小,下沉速度小,下沉盆地移动比较平缓、均匀,移动持续的时间较长等特点。  以13301工作面实际的地质采矿条件为原型,并合理的选择岩层力学参数,采用FLAC3D软件对采深400m、900m,工作面推进300m、600m、900m、1200m时,覆岩与地表移动变形情况分别进行模拟计算,经研究发现,与浅部开采相比,深部开采在覆岩的垂直应力、位移的分布以及地表移动变形特征等方面表现出明显的不同。并将数值模拟数据与实测数据进行对比,分析了数值模拟值与实测值不同的原因。  采用MATLAB软件对变形数据进行了拟合回归,研究了地表及内部岩层的变形规律。对内部岩层的最大下沉值选择多种函数拟合,采用和方差、确定系数、校正后确定系数、均方根误差四项标准,评价各函数方程与模拟数据的拟合效果,最终确定内部岩层的最大下沉值拟合函数方程为对数函数,同理,最终确定内部岩层下沉盆地边界最佳拟合函数方程为指数函数,地表下沉最佳拟合函数为二维高斯函数,地表水平移动最佳拟合函数为二维三角函数。  最后,将FLAC3D数值模拟和MATLAB中的曲线拟合回归分析法相结合,总结分析了开采深度、开采厚度、松散层厚度、深厚比等地质采矿因素对地表移动变形值和下沉系数的影响。
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