条带煤柱留设对地表移动变形影响的数值模拟研究
2018-03-21胡德省沈永炬
李 锋 胡德省 沈永炬
(江苏省第二地质工程勘察院)
条带开采是在一个开采区域内将煤层分割成若干个条带,采用开采一条(采出条带)、保留一条(保留煤柱)的方法,从而控制地表的移动和变形[1-2]。在目前的实际工程应用中,条带开采不同于其他开采方法,其实施情况往往比较特殊[3-7],大量的煤矿工程实践和国内外的条带开采经验表明,条带开采的安全范围是采宽一般不超过采深的1/3~1/4[8-9]。但是关于条带开采的采宽、留宽与地表变形的关系的研究并不多见。本文通过有限差分法及模拟软件FLAC3D在固定开采率的前提下,分别对不同采宽、留宽条件下进行数值模拟,分析3种条件下的地表变形及位移情况,并对其关系进行研究,初步揭示规律,以期为以后工程实践提供准确的理论依据。
1 研究区地层条件特征
山东某矿区为典型的华北型煤田,所揭露的地层有第四系、第三系、二叠系、石炭系等。第四系最大揭露厚度为198.95 m,主要由亚砂土、亚黏土、砂组成,底部含砾石层。第三系为一套山麓洪积相沉积,厚0~21.24 m,主要为褐红、棕黄及黄色黏土、亚黏土与砂互层,底部含砾石层,与下伏地层呈角度不整合接触。井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二迭系下统山西组。山西组为K7~K8砂岩底,与下伏太原组呈整合接触,平均厚57.36 m。其中,3#煤层稳定可采,是本次研究的主要对象。3#煤层厚5.47~7.80 m,平均为6.22 m;距顶0.60 m左右,有一层较稳定的泥岩、炭泥夹矸(厚0.24 m),属开阔的覆水泥炭沼泽沉积。3#煤层顶至2#煤层底平均厚20.92 m,为浅灰中细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩,产植物叶化石,其间的K砂岩交错层理、平行层理发育,属分流河道沉积,其上以沼泽或分流间湾等沉积为主的三角洲前缘相。……
