煤田地质与勘探

作者：甘智慧, 尚慧, 杜荣军, 占惠珠,

关键词：缓倾斜煤层, 开采沉陷, FLAC^3D, 数值模拟, DEM, 宁夏石嘴山矿区,

宁夏石嘴山矿区位于西部黄河流域，其煤矿采空区沉陷导致地表生态和环境问题频发，对其采煤沉陷分析将对西部黄河流域煤矿区的环境修复有一定的积极作用。为研究缓倾斜煤层采空区围岩应力与位移场演化特征，以宁夏石嘴山矿区为对象，基于FLAC3D数值模拟软件，建立缓斜煤层开采三维数值模型，计算分析采空区围岩应力、塑性区及位移变化规律，并基于两时相DEM叠加统计分析地表位移变化，与数值模拟结果进行相互验证。结果表明：地下开采引起应力重分布，采空区顶板及煤柱出现明显的应力集中现象，最大主应力呈现从煤层顶板向地表递减的变化趋势；越靠近采空区顶部的岩层垂直位移越大，随着远离采空区逐渐减少，开采完成后地表垂直位移最大值约12 m；随着采空区面积的不断增大，采空区四周及角隅处塑性区逐步延伸扩大，且以剪切破坏为主；地面沉陷盆地不对称，2个沉降中心均发生在沉陷盆地中部且偏下山方向，下山方向比上山方向影响范围更大；数值模拟计算的沉降量与两时相DEM叠加统计分析的变化量结果及趋势基本一致，研究成果可为煤炭安全开采提供参考依据，为地表沉降监测提供新方法。

来源：2021年第3期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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