条带开采地表沉陷的主控因素焦作矿业学院中国矿业大学北京研究生部邹友峰马伟民摘要本文利用条带开采地表沉陷预计的层状介质理论.在敏感性分析的基础上.给出了条带开采地表沉陷预计的主柱因素为:煤层附近几十米岩层的分层厚度和分层弹性模量、采出条带宽度和保留条带宽度,当采区尺寸较小时.还有采区的长度和宽度。关键词条带开采王控巴素敏感性分析l前言条带开采法具有对围岩扰动轻、地表变形小的特点,已U益成为建筑物下采煤的一种有效的采矿方法口然而.由于条带开采影响因素繁多.对地表沉陷的机理并不十分明确.因而条带开采地表沉陷的主控因索并不完全清楚。例如,在现有的地表沉陷预计方法中.地表最大下沉值为采厚与下沉系数的乘积,即地表下沉与采厚成正比,然而事实并非如此。木文将利用条带开采地表沉陷预计的三维层状介质理论及其相应的预计分析系统L‘一‘J,来探讨条带开采地表沉陷的主控因素。条带开采地表沉陷的影响因素如图1所示,影响条带开采地表沉陷的因素有:工程岩体的物理力学参数、矿柱的强度和物理力学参数、环境应力及其开采几何尺寸。环境应力(即地应力)对矿柱的稳定性和条带长轴的布局具有较大影响,在条带开采的优化设计中应加以考虑。本文未分析其对地表沉陷的影响。工程宕体(卜菠岩体和下岩体的分层厚度场岩体的分层容屯凡⋯1条带’呼地“!沉陌的‘篓“’“”“‘⋯⋯伏岩体)。勺物J喂力学参数)岩体。。分层弓单。上模缝肠岩体的分层泊松比l1*(单轴杭汪强度尺矿柱的强度参数K矿柱的内摩擦角犷〔矿柱的粘聚力{矿柱的容垂yt矿柱变形参数矿一柱的弹性模觉拭召’柱的泊松L匕片‘l之、!矿柱的物理力学参数采深了I采厚八I采宽内留宽“采区长度l-减!寸尺何..r了采刀环境应力t采区宽度L{地应力的方向l侧应力系数几图1条带开采地表沉陷的影响因素矿山压力与顶板管理l,()6.划l3工程岩体物理力学参数的敏感性分析在进行敏感性分析时,工程岩体物理力字参数和开采几何尺寸的变化范围列于表l中,以地表最大下沉值认认作为某影响因素敏感性的评定准则。当进行某一影响因素的敏感性分析时,其它影响因素取为基础数据。基础数据(表2)取:表1影响因素的变化范围蒸鬓共蒸侧一卿一一细一一约卜顶板底饭「骗}}六(入11】‘亚)11吸j趁川{汀。Ml,a)}厂(、11饭)11‘一逮、t、_-一一-一-一.*,{。.1。卜一—-—二-一}顶板}底坂一兀—-一一一汁一.,,卜气11上)」之)l决井+器+等士几不十不,卜丽十二=—~一一一一一一一一一斗一—一一一一一叫一一一一一顶底板下工程岩休的理物力学参数1笼}13屯)(片了e112‘)一一产下份一丫了一十一,一十一份了份—;1.b;三.贬J}Z。1}艺。吕13。卜——-一一一柱卜一.人仁M伙、,飞___一_一--习__}了丈L,()《)f】}28(川l.10}叹).2〔,塑牛仁缨{80‘,”0·3。{在)·通0}哎)·4。11Ln飞)IUO3(川·500入I(m)1.0}3.05.0少(m)1《)3《)}50a(nl)l{5O}3‘)l(m)9《)331)570乙(m)Zt)sf)1602It》28()表2基础数据取值范围艺(顶底板)了(顶底板)z‘(顶底板)/l、顶底板)Z‘矿柱)式(矿柱)八(矿柱)100入jPa2.6gzem30.252臼nl艺.日g/cn护23t一「.MI〕a(:90:::l)om二。Unl工程岩体的力学参数弹性模量乙和热.它们与认:,,之间的关系如图4和图5所示。图4中不仅给出了整个条采工程岩体弹性模量的变化对地表下沉影响(点划线).而且还给出了上毅岩体单独改变弹性模量,而下伏岩体弹性模量取基本数据时.认:,,的变化规律(实线),以及下伏岩体弹性模量单独改变时mm)nl)n1洲3()你体W.(n飞nl)786828(kN/nl,-八68亡J‘,IgJ图2认几,与容重乙之问的关系;996.史]矿山压力与顶板管理图3环认与分层厚度坑之间的关系对环认的影响(虚线)。当其它影响因素不变仅工程岩体的容重和分层厚度改变时,认认的变化分别绘于图2和图3中。此外.还将整个工程岩体分层厚度的变化与最大下沉值环认之间的关系(虚线)进行了比较,二者非常接近,但后者的认公总是小于前者的H飞,。这说明对地表沉陷影响较大的是煤层附近几十米的顶底板岩层的分层厚度,而不是整个条采工程岩体的分层厚度。从图中可以看出;容重乙与环公成正比,h。与代。成幂函数关系。在本文给定的条件下,其剧烈影响范围在30m之内,即当分层厚度大于30m时,其分层效...
