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煤层开采地层时效变形及其对大坝的影响研究

邓检强1，崔炜1，朱银邦1，李蒙2，常二民2

(1.中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100038；

2.安阳市主焦煤业有限责任公司，安阳455000)

摘要：基于粘弹性理论模型和Abaqus有限元软件对主焦煤矿现有采区和新采区进行了煤层开采

三维时效变形分析，确定了地表下沉量值、下沉稳定年限和下沉区域范围，分析了煤层开采地层

时效变形对岳城水库大坝的影响。研究结果表明，主焦煤矿现有采区和新采区煤层开采对岳城水

库大坝没有产生明显位移和应力变化，对岳城水库大坝安全无影响，为主焦煤矿采煤安全性和可

行性提供了科学依据和指导。

关键词：有限元法；粘弹性；Prony级数；时效变形；地表移动

Researchontime-dependentdeformationofcoalseammimingstrata

anditsinfluenceondam

DENGJianqiang1，CUIWei1，ZHUYinbang1，LIMeng2，CHANGErmin2

(1.StateKeyLaboratoryofSimulationandRegulationofWaterCycleinRiverBasin，ChinaInstituteofWater

ResourcesandHydropowerResearch，Beijing100038，China；

2.AnyangCityMainCokeCoalIndustryCompanywithLimitedLiability,Anyang,455000,China)

Abstract：BasedonviscoelastictheorymodelandAbaqusfiniteelementsoftware,three-

dimensionaltime-dependentdeformationanalysisofcoalseammininginexistingandnewmining

areasofmaincokecoalmineiscarriedout.Surfacesubsidencevalue,subsidencestableyearsand

subsidenceareaaredetermined.Theinfluenceoftime-dependentdeformationofcoalseammining

strataonthelargedamofYuechengreservoirisanalyzed.Theresultsshowthatthecoalseam

miningofexistingminingareaandthenewminingarearesultinnoobviousdisplacementandstress

changesonthelargedamofYuechengReservoir,andhavenoinfluenceonthelargedamsafetyof

YuechengReservoir,whichprovidesascientificbasisandguidanceforthesafetyandfeasibilityof

coalmininginthemaincokemine.

Keywords：finiteelementmethod；visco-elasticity；pronyseries；time-dependentdeformation；surfacesubsidence

1引言

当煤层被采空后，破坏了开采区域周围岩体原始应力平衡状态，使得岩体内部应力重新分布，

达到新的平衡。在此过程中，岩层和地表产生连续移动、变形和非连续的破坏（开裂，冒落等），

这种现象称为“开采沉陷”。当开采范围较小，开采深度较大，开采沉陷往往只局限于开采区域

周围岩体。但是当开采达到一定范围，并且开采深度较小，则开采沉陷波及的范围就会发展到地

作者简介：邓检强，男，1983年生，湖南郴州人，高级工程师，主要从事岩石力学工程与水工结构工程方面的研究工作。

Email:dengjq@。基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目；国家自然科学基金资助项目

；清华大学水沙科学与水利