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-方案.docVIP

基于非线性理论水体下采煤方案优化 及安全性研究报告 目录 1 1.1 立项的背景 1 1.2 1 1.3 技术内容 1 1.4 技术方法和路线 2 2．地质概况 3 3 2.1.1新老地层分述 3 2.1.2主要含煤地层 8 2.2构造 12 2.2.1区域地质构造 12 2.2.2矿区构造 13 3. 矿井水文地质概况 15 15 3.2含水层与隔水层 16 3.3矿井充水条件 21 3.3.1生产矿井充水特征 21 3.3.2矿井充水因素分析 21 3.4井田及周边地区老窑水分布状况 22 3.5矿井充水状况 23 4 冒落带、导水裂隙带高度计算 24 .1 计算理由 24 .2 计算公式 24 .3 计算结果 25 25 4.3.2 冒落带、裂隙带高度计算 26 4.4计算结果分析 26 .4.1 保护层厚度的选择 26 4.4.2 安全性分析 27 5. 断层防隔水煤柱算 28 5. 1 28 5. 2 验算结果 28 6 冒落带、导水裂隙带高度 30 6.1 HPUY移动变形预计软件简介 30 .2 覆岩内部主要影响半径的确定 33 .3 移动变形主矢量计算方法 35 六个应变分量的求取 35 6.3.2 变形主矢量的计算方法 38 6.3.3 主应变的求取 39 6.4 Drucker-Prager准则的应变表达式 40 6.5 预计变形量与判断破坏与否的计算程序表达 41 6.6 回采方案 42 6.7 数值模拟结果安全性分析 47 7 固液耦合理论分析安全煤柱的稳定性 48 7.1 FLAC3D软件简介 48 7.1.1 FLAC3D的优点 49 7.1.2 本构模型 49 7.1.3 计算模式 50 7.1.4 前后处理功能 50 7.1.5 主要应用领域 51 7.2 复杂地质条件建模的理论基础及建模 52 7.2.1 三次样条插值的基本原理 52 7.2.2利用三次样条插值法建立三维数值的步骤 53 7.2.3 建立模型 54 7.2.4 模型边界条件 56 7.2.5 煤岩物理力学参数的选取 56 7.3 块体固液耦合理论 57 7.3.1 基本假设 57 7.3.2 数学模型 59 7.3.3 流体渗流方程的数值解法 60 73.4 程序设计 62 7.4 模型的求解过程 63 7.5 结果比较 66 66 7.5.2 有渗流作用下煤柱稳定分析 67 8 蓄水池坝安全性分析 70 8.1概率积分法预计参数确定 70 8.2地表移动和变形预计方案 70 8.3预计结果 71 8.4坝体采动影响程度分析 72 8.4.1 下沉对堤坝影响的安全性分析 72 74 9 结论 76 1.1 立项的背景 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。 ~20m，走向N6°E～N16°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 ①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形态； ②利用上覆岩层内主要影响半径的分布形态，研究覆岩内裂隙带的发范围； ③利用数字标高投影法、临界变形值法划定煤层回采时的保护范围； ④在划定的范围内，设计各回采方案并进行优化，最终达到安全回采的目的。 2．地质概况 因基岩在区内没有出露，仅据矿井和钻孔揭露资料情况，本区发育地层有：古生界奥陶系中统马家沟组(O2m)，石炭系上统本溪组(C2b)、太原组(C2t)，二叠系下统山西组(P1sh)、下石盒子组(P1x)，上统上石盒子组(P2s)、石千峰组(P2sh)，新生界新近系、第四系(N+Q)。 现由老到新分述如下： 、奥陶系中统马家沟组（O2m） 在区外北部奥陶系中统马家沟组（O2m）有大面积出露