基于非线性理论水体下采煤方案优化及安全性研究报告书

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1、基于非线性理论水体下采煤方案优化及安全性研究报告书基于非线性理论水体下采煤方案优化及安全性研究报告基于非线性理论水体下采煤方案优化及安全性研究报告书目录1、立项的背景与意义11.1立项的背景11.2技术目标11.3技术内容11.4技术方法和路线22．地质概况32.1地层32.1.1新老地层分述32.1.2主要含煤地层82.2构造122.2.1区域地质构造122.2.2矿区构造133.矿井水文地质概况153.1井田边界及其水力性质153.2含水层与隔水层163.3矿井充水条件213.3.1生产矿井充水特征2

2、13.3.2矿井充水因素分析213.4井田及周边地区老窑水分布状况223.5矿井充水状况234冒落带、导水裂隙带高度计算244.1计算理由244.2计算公式244.3计算结果254.3.1覆岩岩性分析254.3.2冒落带、裂隙带高度计算26基于非线性理论水体下采煤方案优化及安全性研究报告书4.4计算结果分析264.4.1保护层厚度的选择264.4.2安全性分析275.断层防隔水煤柱安全性验算285.1验算依据285.2验算结果286冒落带、导水裂隙带高度数值模拟306.1HPUY移动变形预计软件简介306

3、.2覆岩内部主要影响半径的确定336.3移动变形主矢量计算方法356.3.1六个应变分量的求取356.3.2变形主矢量的计算方法386.3.3主应变的求取396.4Drucker-Prager准则的应变表达式406.5预计变形量与判断破坏与否的计算程序表达416.6回采方案裂隙带高度数值模拟426.7数值模拟结果安全性分析477固液耦合理论分析安全煤柱的稳定性487.1FLAC3D软件简介487.1.1FLAC3D的优点497.1.2本构模型497.1.3计算模式507.1.4前后处理功能507.1.5主

4、要应用领域517.2复杂地质条件建模的理论基础及建模527.2.1三次样条插值的基本原理527.2.2利用三次样条插值法建立三维数值的步骤537.2.3建立模型54基于非线性理论水体下采煤方案优化及安全性研究报告书7.2.4模型边界条件567.2.5煤岩物理力学参数的选取567.3块体固液耦合理论577.3.1基本假设577.3.2数学模型597.3.3流体渗流方程的数值解法607.3.4程序设计627.4模型的求解过程637.5计算结果比较667.5.1无渗流作用下煤柱稳定分析667.5.2有渗流作用下

5、煤柱稳定分析678蓄水池坝安全性分析708.1概率积分法预计参数确定708.2地表移动和变形预计方案708.3预计结果718.4坝体采动影响程度分析728.4.1下沉对堤坝影响的安全性分析728.4.2水平变形对堤坝的影响分析749结论76第75页基于非线性理论水体下采煤方案优化及安全性研究报告1、立项的背景与意义1.1立项的背景AAAAA公司1970年8月动工兴建，1977年12月简易投产，2005年核定生产能力为60万吨/年。目前，正在进行90万吨/年改扩建工作。矿井开拓方式为斜井开拓，多水平分区式开

6、采，布置14、15两个采区。14采区为生产采区，布置有14161综放工作面，剩余储量103960万吨，预计2013年2月份回采结束，接替面为14022工作面，目前正在进行扩切眼工作，2013年元月份开始安装支架。15采区为改扩建区域，布置有1501备采工作面(可采储量89.99万吨)，目前正在实施瓦斯抽采。采煤方法均为走向长壁放顶煤，全部垮落法管理顶板。根据以上的工作面接替按排，备采工作面1501将在瓦斯抽放达标后回采。矿井西部、1501工作面上山方向邻接F19正断层，落差0~20m，走向N6°E～N16

7、°E，倾向NW，倾角57°。邻接F19断层处地表位置有西柏涧村西蓄水池，蓄水量不大，通过测量及地理信息系统计算，蓄水量为8857m3。F19断层揭露资料较少，因此F19正断层在该区的延展及富水性情况及地表蓄水池对1501工作面正常回采影响需要论证；因1501工作面煤层较厚，为安全合理留设断层防水煤柱，解放更多的煤炭可采资源，对该断层进行固液耦合数值模拟，以验证煤柱的稳定性具有必要性。1.2技术目标根据实测资料，利用非线性理论，分析研究不同回采方案上覆岩层裂隙带的发育范围，进行回采方案优化，在资源回收最大化

8、的前提下，提出能够满足生产需要的解决方案1.3技术内容①2第75页基于非线性理论水体下采煤方案优化及安全性研究报告利用非线性理论，分析研究水体下采煤的安全性，为水体下采煤提供理论上的支承；②提供上覆岩层裂隙发育范围的图纸；③在划定的范围内，设计各回采方案并进行优化，并提各方案的施工图纸；④提供《基于非线性理论水体下采煤方案优化及安全性研究》报告。1.4技术方法和路线①利用非线性理论，根据实测资料，研究上覆岩层主要影响半径的分布