针对西马煤矿的‘‘三下”压煤量大,生产接续紧张的问题,报告开展釆用似膏体充填 的方法开采高速公路保护煤柱的可行性研究。 在根据国家及各级地方政府有关规定,确定高速公路地表允许移动变形的范围和选取 地表移动变形预计方法的基础上,首先根据具体地质釆矿条件确定预计参数,并根据实测 数据计算出似膏体充填工作面的等效采高。然后基于单工作面幵采地表移动变形预计方 法,独立地开发了多工作面开采的地表移动变形预计方法和预计软件系统。利用该系统对 公路保护煤柱开釆方案引起的地表移动变形进行预计。预计结果表明,出现了局部地表移 动变形超限的现象。通过一系列的影响分析和验算,对个别工作面尺寸进行了调整。经再 次预计证明,调整后的开采方案引起的地表变形都在允许的范围内,方案是可行的。为了 减少充填成本和提高回釆效率,研究了减少充填工作量的可能性,并提出来采深与充填体 欠接顶高度的数学关系式。 最后为了验证分析结果和及时维护高速公路,为高速公路下开采设计了地面监测方 案。 关键词:高速公路下开釆;充填开釆;似膏体充填;地表开采沉陷预计;数字矿山; 地表监测站设计 -I - Abstract According to the problems of huge under three bodies pressure coal in Xima coal mine and production splice tension, the paper carried out feasibility study to mine protection pillar under highway with method of paste-like backfilling. In accordance with the relevant provisions of national and local governments, to determine highway surface allow movement deformation range and select surface movement and deformation prediction method based on first determine the expected parameters depending on the geological and mining conditions, and calculation based on the measured data paste-like filling equivalent mining height face. Then based on the single face mining surface movement deformation predicted method,independently developed multi-face mining surface movement deformation expected method and expected software system. Surface movement and deformation caused by protection pillar under highway mining plan to take advantage of the system to predict. The results show that it appears local surface movement and deformation overrun phenomenon. Through a series of calculation and impact analysis, the individual size of faces has been adjusted. After predicted to prove again, the surface deformation caused by the mining plan after adjustment is allowed within the range, and this program is feasible. In order to reduce the filling cost and improve recovery efficiency,we have studied the possibility of reducing filling workload, and proposed mathematical out of mining depth and pack owe joint top height relation. Finally, in order to validate the analytical results and timely maintenance of highways, mining design ground monitoring program under highway. Keyword: Mining under highway; Filling mining; paste-like backfilling; Surface subsidence prediction; Digital mine; Surface monitoring station design; II 目 录 m m i Abstract II i i i.i研究背景 1 1.2 国内外研究现状 2 1.3 主要研究内容及技术路线 5 1.3.1 主要研究内容 5 1.3.2 技术路线 6 2地表移动变形预计方法选择及参数确定 7 2.1 矿井概况 7 2.1.1 井田交通位置 7 2.1.2 矿井开拓 7 2.1.3 北翼充填采区 7 2.2预计方法的选择 14 2.3 预计软件 15 2.4 预计参数的确定 16 2.4.1 等效釆高 16 2.4.2 下沉系数及水平移动系数 17 2.4.3 最大下沉角 17 2.4.4 开采影响传播角 18 2.4.5 主要影响正切值 19 2.4.6 拐点偏距 19 3多工作面开釆地表变形预计方法及软件的开发 21 3.1开发旳背景及目的 21 3.2 多工作面预计方法的开发 21 3.2.1工作面开采地表移动变形形成过程 21 3.2.2 多工作面预计方法建立的原则及方法的选择 22 -III “ 3.2.3 算法的实现 24 3.3多工作面预计软件系统开发 28 3.3.1开发平台及计算机语言的选择 28 3.3.2 各个功能的实现 ...29 3.4 系统实例验证 32 4地表移动变形预计及开釆方案可行性分析 37 4.1 高速公路保护标准的确定 37 4.2预计范围及预计参数的确定 38 4.3 地表变形预计结果及分析 40 5开釆方案调整及地表变形预计分析 44 5.1上部工作面组开釆方案设计 44 5.2上部工作面组最新开釆方案地表变形预计 44 5.3 下部工作面组幵采方案设计 47 5.4下部工作面组最新开釆方案地表变形预计 47 6减少充填量可能性的探究 51 6.1上工作面组减少充填量探究 51 6.2 下工作面组减少充填量探究 53 7 地表岩移监测方案设计 59 7.1 地表岩移监测目的 59 7.2地表岩移监测设计原则及依据 59 7.3 地表岩移监测设计方案 60 7.4地表岩移观测工作程序及要求 61 7.5测量仪器的选择 63 8 结论与展望 64 8.1 结论 64 8.2 展望 64