应用离散元法分析采矿引起厚松散层变形的特征
矿山开采沉陷学_中国矿业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
矿山开采沉陷学_中国矿业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.采煤沉陷上覆岩层破坏形成的“三带”，由下至上依次为（）答案:垮落带、裂隙带、弯曲带2.下面关于日常观测的说法正确的有（）答案:及时记录地表裂缝情况_首次末全面观测之间的定期四等水准测量工作_日常观测周期视下沉速度而定3.以下选项为地表移动观测站布设需要遵循的设计原则的有（）答案:观测线上应根据采深和设站的目的布置一定密度的测点_观测线的长度应大于移动盆地的范围_观测线的控制点应在移动盆地范围之外埋设牢固，在冻土区控制点的底面应在冻土线 0.5m 以下_沿主断面布设4.观测线移动和变形曲线图可以清楚地看出沿观测线（主断面）的地表移动和变形的分布特征及其发展过程答案:正确5.以下关于采动程度描述错误的是（）答案:超充分采动条件下，对应采空区中心的正上方为地表移动盆地中心6.以下关于剖面线状地表移动观测站观测站描述正确的是（）答案:剖面线状地表移动观测站一般都是沿主断面布设。
_剖面线状地表移动观测站各相邻观测点一定是相互通视的。
_剖面线状地表移动观测站通常由两条互相垂直且相交的观测线所组成。
7.以下关于观测站设计的内容说法错误的是（）答案:设计图部分只需要包括观测线的平面位置图，沿观测线的断面图8.按照观测的时间可将观测站分为（）答案:普通观测站、短期观测站9.地表移动观测站的观测工作按时间顺序分别为（）答案:连接测量，全面测量，日常测量，全面测量10.以下关于观测点数量及密度说法错误的是（）答案:为了以大致相同的精度求得移动和变形值及其分布规律，实际布点时观测点必须是等间距布设11.以下关于确定剖面观测线布设的位置和长度说法错误的是（）答案:走向主断面都经过采空区中心点12.全面测量工作内容不包括（）答案:记录地下开采及地质情况13. 6 个月观测地表各测点的累计下沉值小于（），表明地表稳定。
答案:30mm14.观测线上的测点数目及其密度，主要取决于（）和设站的目的。
厚松散层下开采覆岩及地表移动规律研究
厚松散层下开采覆岩及地表移动规律研究一、本文概述《厚松散层下开采覆岩及地表移动规律研究》是一篇专注于深入探索厚松散层下开采活动对覆岩及地表移动影响规律的学术论文。
本文旨在通过系统的理论分析和实证研究，揭示厚松散层地质条件下开采作业对覆岩稳定性和地表移动的影响机制，为相关领域的工程实践提供理论支撑和科学依据。
文章首先介绍了厚松散层地质条件的特性，包括其形成原因、分布规律以及对地下开采活动的潜在影响。
在此基础上，文章综述了国内外在厚松散层下开采覆岩及地表移动规律方面的研究成果和进展，指出了当前研究中存在的问题和不足。
接下来，文章通过理论分析和数值模拟方法，深入探讨了厚松散层下开采过程中覆岩的应力分布、变形特征以及破坏机制。
结合现场监测数据和实验室研究结果，对地表移动规律进行了定量分析和定性描述，揭示了地表移动与开采活动之间的内在联系。
文章提出了针对性的工程实践建议和技术措施，旨在提高厚松散层下开采作业的安全性和效率，减少覆岩失稳和地表移动对环境和人类活动的影响。
本文的研究成果对于推动相关领域的技术进步和工程实践具有重要的理论价值和现实意义。
二、厚松散层地质特性分析厚松散层是指在地表以下，由风化、侵蚀、搬运和沉积作用形成的一系列未固结的或弱固结的松散堆积物。
这些堆积物通常包括砂土、粘土、砾石等，其形成过程复杂，且地质特性各异。
在煤炭等矿产资源的开采过程中，厚松散层的存在对覆岩及地表的移动规律产生显著影响，因此对其进行详细的地质特性分析至关重要。
厚松散层的厚度和分布范围是影响开采过程中覆岩移动的关键因素。
厚松散层的厚度越大，其对上覆岩层的支撑能力越弱，开采时引起的覆岩移动范围也越大。
厚松散层的分布范围也会影响地表的移动规律，如果厚松散层分布广泛，那么开采引起的地表移动可能更加显著。
厚松散层的物质组成和物理性质也是影响其地质特性的重要因素。
不同的物质组成和物理性质会导致厚松散层在开采过程中的不同响应。
例如，砂土和粘土的物理性质差异较大，前者颗粒较大，透水性较好，后者颗粒较小，透水性较差。
应用离散元法分析采矿引起厚松散层变形的特征
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第 ３期
许延春 等 ： 应用 离散元法 分析采矿 引起厚松 散层变形 的特征
２９ ６
“ 马鞍 ” 形 覆 岩破 坏 形 态 ．而 进入 松 散层 后 ，地 层沉 降范 围显 著 扩 大 （ １ ａ ） 水 平 变 形 的 压 缩 一拉 伸 的 图 （） ，
中 图分 类号 ：Ｔ ３ ５ ２ Ｄ ２ ． 文献 标识 码 ：Ａ
厚 松 散层 普 遍分 布于 华 东地 区 的各个 矿 区 ，例 如 淮南 、淮 北 、兖 州 、徐 州 和大 屯 等 ．对 华东 地 区 众 多
村庄 保 护 煤 柱 的合 理 留设 有很 大 影 响 ． 近年 来 由 于放 顶煤 开 采 使一 次 采 高显 著增 大 ，采用 条 带法 进 行 村庄 下 采煤 情 况增 多 以及 该 地 区 出现 井 壁集 中破 坏现 象 等 原 因 ，人 们认 识 到研 究 厚松 散 层 的性 质 、变 形 特 征是
２ 深 厚 松 散 层 变 形 的 形 态 特 征
２ １ 采矿 引起 覆岩 的 变形 形 态 ．
图１ 映 的 覆 岩 移 动 和 应 力 场 的变 化 形 态 与 实 际 情 况 比 较 接 近 ． 在 基 岩 段 反 映 了 两 端 高 中 间 低 的 反
收 稿 日期 ：２ ０ — ８ ２ ０ １ ０ —０ 基 金项 目：国家 自然科 学基金 （９ ７ ０ ３ ；国家杰 出青年基金 （９ ２ ４ ９）资助 ５９４ １ ） ５７５０
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第２ ７卷第 ３期
２０ ０ ２年 ６月
煤
炭
学
报
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ． １２ ３
Ｊ ＲＮ ＨＩ ＯＡＬ Ｓ ＯＵ ＡＬ ＯＦ Ｃ ＮＡ Ｃ ＯＣＩ Ｔ Ｅ Ｙ
矿物加工工程中离散元法的应用现状分析
矿物加工工程中离散元法的应用现状分析作者：唐川来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第09期摘要：本文介绍了离散元法的基本原理以及应用概况，重要涵盖了颗粒的运动特性、筛分作业、磨机以及其他选矿等过程，分析了其在矿物加工工程中的具体应用现状，分析了发展过程中的独特优势进而指出了相应的发展方向。
关键词：矿物加工工程；离散元法；应用现状；发展方向矿物加工工程属于一门应用技术学科，主要对矿物的分离进行研究，包括松散的颗粒物料，研究方法中目前比较主流的是离散元法。
1 离散元法的发展概况分析离散元法的运用能够对于单颗粒的运动进行及时充分地跟踪，对颗粒群的详细运动过程进行充分预测吗，采用的方式是利用不同颗粒之间的碰撞以及颗粒与边缘之间的碰撞等。
在1979年离散元法首次提出，大大改进了物理过程模型，对于颗粒碰撞发生的概率与方位能够进行有效预测与分析，促进了计算效率的提升。
在矿物加工领域、振动给料、筛分作业、螺旋输送机以及旋流器分选等作业中都有着广泛的应用[1]。
2 离散元法的基本原理分析离散元法的运用能够对于散体介质系统力学行为进行充分计算。
通过把所研究的介质或者散体离散为板块或者颗粒，两者的差别主要体现在信息存储、计算与搜索以及接触模型上，在粉体与颗粒型散体上使用颗粒离散元法，在岩石力学问题上使用块体离散元法。
在离散元法的运用上首先是依据实际问题的不同选择最佳的接触模型，基于力-位移定理得到两单元间法向与切向的作用力。
之后在牛顿第二定律的运用下把单元见的力矩与力以角速度与线速度进行描述分析。
3 矿物加工工程中离散元法的应用现状分析目前在矿物加工工程中离散元法具有很大的应用适用性，下文主要从模拟磨机中的颗粒物料分析，在筛分作业中的DEM分析，DEM对于颗粒运动特性的研究分析以及对于其他选矿过程中的应用分析公司等四个方面进行了分析。
3.1模拟磨机中的颗粒物料分析对于颗粒物料运动特性的的研究历史比较早，已经取得了比较成熟的研究成果。
离散元原理及应用
离散元原理及应用离散元（Discrete Element Method，DEM）是一种基于颗粒间相互作用力的数值模拟方法，用于研究颗粒体系的力学行为。
离散元原理是以颗粒为基本单元，通过模拟颗粒之间的相互作用力，来揭示颗粒体系的宏观力学行为，以及颗粒体系的微观行为。
离散元原理的核心思想是将连续体离散化，将颗粒看作是离散的个体，通过颗粒之间的相互作用来模拟颗粒体系的宏观行为。
离散元方法的步骤可以简单概括为：1. 确定颗粒的形状和大小。
颗粒可以是圆球形、多边形或其他形状，其大小决定了颗粒之间的相对位置。
2. 建立颗粒之间的相互作用力模型。
常用的力模型有弹簧-颗粒模型、弹簧-弹簧模型和接触力模型等。
这些力模型可以描述颗粒之间的接触力、摩擦力和弹性力等。
3. 计算颗粒之间的相互作用力。
通过根据力模型计算颗粒之间的相互作用力，然后将这些力应用于相应的颗粒上。
4. 更新颗粒的位置和速度。
根据颗粒之间的相互作用力，可以计算出颗粒的受力情况，并据此更新颗粒的位置和速度。
5. 重复以上步骤。
通过不断重复计算颗粒之间的相互作用力、更新颗粒的位置和速度，可以模拟整个颗粒体系的力学行为。
离散元方法在工程领域有着广泛的应用。
以下是离散元方法在几个典型应用领域的介绍：1. 地震工程：离散元方法可以用于模拟土地结构在地震作用下的行为。
通过模拟颗粒之间的相互作用力，可以研究土壤内的颗粒位移、应力分布以及土体的破坏机理等，从而为地震工程提供可靠的设计依据。
2. 岩土工程：离散元方法可以用于模拟岩土体的力学行为。
通过模拟颗粒之间的相互作用力，可以研究土体的压缩、剪切和断裂等行为，从而为岩土工程提供精确的预测和分析。
3. 煤矿工程：离散元方法可以用于模拟煤矿岩石的力学行为。
通过模拟颗粒之间的相互作用力，可以研究岩石的破碎、抗压性能以及岩层的稳定性等，从而为煤矿工程的安全评估和设计提供依据。
4. 粉体工程：离散元方法可以用于模拟颗粒材料的力学行为。
厚松散层矿区开采沉陷的基本规律研究
论文题目：厚松散层矿区开采沉陷的基本规律研究专业：测绘工程本科生：鲁刚刚（签名）指导教师：姚顽强（签名）摘要矿山开采破坏了岩体内部原有的力学平衡状态，引起地表下沉和变形，影响到位于开采影响范围内的建筑物、河流、铁路、管道及农田，造成极大危害。
研究开采引起的地表沉陷规律，掌握开采对地表的影响范围和大小，以及对构筑物的破坏过程和特征，可减小或避免地下开采的有害影响。
本文通过对厚松散层矿区采动覆岩变形破坏类型、厚松散层矿区主要采动损害及其特征、厚松散层矿区地表移动与变形动态规律以及厚松散层矿区地表移动稳定后的角量参数的分析，探讨了厚松散层矿区开采沉陷的基本规律，并通过红柳林矿区工程实例验证了这一规律。
关键词：厚松散层，开采沉陷，地表移动，变形规律，三道沟矿区Subject: Thick watered mining subsidence of the basic lawSpecialty: Geomatics EngineeringName:Lu Ganggang (Signature)Instructor :Yao Wanqiang (Signature)ABSTRACTThe mining damage the rock mechanics balance, the original surface subsidence and deformation, affect in mining area of effect of buildings, rivers, railway, pipeline and farmland, cause great harm. Study of surface subsidence caused by mining, master of surface mining area of effect and size, and the failure process of structures and features, can reduce or avoid the harmful effects of underground mining. Based on thick watered mining area of overburden rock deformation damage types, thick watered mine mining damage and its main features, thick watered surface movement and deformation and thick watered the dynamic stability of surface movement of angular parameter analysis, probes into the thick watered mining subsidence of the basic law, and through the red LiuLin mining engineering example verified this rule..KEY WORDS: Thick loose level, mining settlement, surface migration, distortion rule, three ditch mining area前言进入21世纪，环境保护(Environmental Protection)已成为人类要解决的重大问题。
离散元软件EDEM在矿冶工程中的应用与研究
离散元软件EDEM在矿冶工程中的应用与研究摘要：离散元软件EDEM是一种用于模拟颗粒流动和固体颗粒相互作用的工程软件。
在矿冶工程领域，EDEM可以被广泛应用于颗粒物料的流动、碰撞、破碎、堆积等过程的模拟与分析。
矿冶工程是矿山资源开发和冶金加工的综合学科，涉及到大量颗粒物料的处理和运输。
对于矿石、矿渣、煤炭等颗粒物料的流动行为和相互作用规律的研究对于提高生产效率、降低能耗、优化工艺流程具有重要意义。
基于此，本篇文章对离散元软件EDEM在矿冶工程中的应用进行研究，以供参考。
关键词：离散元软件；EDEM；矿冶工程引言离散元软件EDEM是一种用于模拟颗粒流动和碰撞的工具，广泛应用于矿冶工程领域。
随着计算机技术的不断发展，离散元模拟成为矿冶工程中重要的研究方法之一。
EDEM软件以其高效、准确的模拟效果，成为矿冶工程师和研究人员进行颗粒流动和碰撞仿真的首选软件。
1离散元软件EDEM概述EDEM是一种离散元软件，用于模拟和分析颗粒物料在不同条件下的行为。
离散元方法是一种数值模拟方法，基于对颗粒物料进行离散建模，通过模拟颗粒之间的相互作用来预测物料的行为。
EDEM软件提供了一个虚拟实验室环境，可以帮助工程师和研究人员模拟和优化颗粒物料的处理过程，如颗粒流动、颗粒堆积、颗粒碰撞等。
通过使用EDEM，用户可以预测颗粒物料在设备中的行为，优化设备设计，减少故障和损坏风险，提高生产效率。
EDEM提供了多种离散元模型，可以精确地描述颗粒物料的形状、大小、材料特性等。
这些模型可以根据实际情况进行调整和优化。
EDEM的物理模拟引擎可以准确地模拟颗粒之间的相互作用、颗粒与设备之间的碰撞等物理过程。
EDEM可以与其他物理仿真软件（如CFD、有限元分析等）进行耦合，实现多物理场的综合分析和优化。
EDEM提供了直观的可视化界面，可以实时显示颗粒物料的行为。
EDEM还提供了丰富的后处理功能，可以对仿真结果进行分析和评估。
2离散元软件EDEM在矿冶工程应用中可能面临的问题2.1模型复杂性离散元软件EDEM在矿冶工程应用中面临的问题之一是模型复杂性。
厚松散层矿区综放开采地表移动变形规律
厚松散层矿区综放开采地表移动变形规律
综放开采是一种开采方式，主要适用于厚松散层矿区，它有助于减少煤体的不稳定性，保
护矿山的安全运营，充分利用煤炭资源。
综放开采整合了公司技术优势，将采煤机与采掘
工作面把有效的、连续的、小开采面实现了大作业点、大回采量，可以有效地减少矿山安
全事故，提高采掘质量和矿山安全事故，提高煤炭生产率。
综放开采也会引发地表移动变形。
开放开采能释放大量的水，增加煤的湿度，导致它膨胀，从而形成地表移动变形，造成矿山地面陷落、组层变形以及地倾转等等，主要是把本原来
的水位改变了，前期的抽水较多，开采过程煤体失衡，地层被排水压力作用，扰动煤体，
从而产生地质变形。
此外，由于穿透性不同、地层分层不同，地表移动变形也会受到外部
地质因素，如夹层、片状结构等的影响。
因此，厚松散层矿区综放开采下的地表移动变形现象非常严重，应予重视。
一方面要把采
煤活动作业加以优化，减少侵蚀，在可预测范围内控制开采规模，防止煤体穿孔危害，通
过停产保煤；另一方面，应采用多种技术措施调整采掘工艺，以降低前期抽水量，降低煤
体水泥度，稳定煤体，减少地质变形，同时还可以采取排水、稳固措施等技术措施，监测
和治理地表移动变形，以确保矿山安全可持续发展。
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第27卷第3期煤 炭 学 报Vol.27 No.3 2002年6月J OU RNAL OF CHINA COAL SOCIET Y J une 2002 文章编号:0253-9993(2002)03-0268-05应用离散元法分析采矿引起厚松散层变形的特征许延春,张玉卓(天地科技股份有限公司开采所事业部,北京 100013)摘 要:介绍了利用离散元法模拟分析从采矿到基岩垮落至厚松散层变形的过程,分析了厚松散层的变形特征与开采充分度、采厚、松散层厚度和松散层岩性等的相关关系.认识到对永久性非充分采动,相关建筑物保护煤柱可适当减小.厚松散层内部移动边界有明显的曲线特征,应选用分段或曲线形式设计建筑物保护煤柱.厚松散层厚度越大则移动角越小,一次采高大则松散层变形量大.关键词:离散元;厚松散层;变形形态特征中图分类号:TD32512 文献标识码:A 厚松散层普遍分布于华东地区的各个矿区,例如淮南、淮北、兖州、徐州和大屯等.对华东地区众多村庄保护煤柱的合理留设有很大影响.近年来由于放顶煤开采使一次采高显著增大,采用条带法进行村庄下采煤情况增多以及该地区出现井壁集中破坏现象等原因,人们认识到研究厚松散层的性质、变形特征是十分重要的.由于松散层内部和地表变形十分复杂,因此,希望通过现场观测的方法全面了解松散层的变形在技术上难以达到,经济上也是难以承受的;采用有限元方法,一是难以合理模拟采场顶板岩体垮落、离层等大变形;二是在模拟地表下沉盆地边缘的弯曲和拉伸变形时,会产生较大误差,而该部分正是研究的重点所在.本文利用离散元适用于模拟、分析大变形和不连续介质受静、动载荷作用的固体稳定性问题的特点,建立了从采场到地表的全采场剖面分析模型,从而全过程模拟了采矿对厚松散层变形的影响.本次模拟分析的主要目的是通过模拟采矿引起覆岩的变形,研究不同采矿条件下和不同松散层条件下的松散层、地表的移动变形特征.1 离散元分析的方案和模型 采用正交分析法设计分析方案,共制定11个模拟方案(表1).以方案1为例说明数学模型(图1).由图1可见,模型为全采场剖面平面应变模型.即从开采煤层、基岩、松散层到地表的整个采场覆岩结构.地层长度为600m,基岩厚为50m,松散地层厚度分别为50,150和200m.在基岩段设置45°和135°两个方向节理面.节理和单元的最大边长为10m.在松散层段采用垂直节理,节理单元最大边长为20m.在离散单元的内部由程序自动划分有限单元,并按弹性力学进行力学分析.破坏准则采用Domgra2 pher,循环次数为13万步.对节理面输入法向刚度、切向刚度、黏聚力和内摩擦角.根据土工试验获得的性质参数对松散层输入.地层的岩性结构见表2.计算时首先以方案1模拟类似于兴隆庄矿2308-1工作面地表移动观测结果条件,然后进行计算分析.2 深厚松散层变形的形态特征211 采矿引起覆岩的变形形态 图1反映的覆岩移动和应力场的变化形态与实际情况比较接近.在基岩段反映了两端高中间低的收稿日期:2001-08-20 基金项目:国家自然科学基金(59974013);国家杰出青年基金(59725409)资助表1 计算方案T able 1 C alculation schemes方案编号采高/m采长/m松散厚/m松散层性质基岩厚/m方案特点1(xch7)215300150中硬50中心方案2(xch212)215200150中硬50减少开采充分度3(xch24)215100150中硬50减少开采充分度4(xch224)510300150中硬50采厚加大5(xchmm )215300150软弱50松散层变软6(xch216)215300150坚硬50松散层变硬7(xch37)215300200中硬50松散层加厚8(xch332)215200200中硬50减少开采充分度9(xch33)215300200坚硬50岩性变硬10(xch21B )21520050中硬50松散层变薄11(xch22B )20050软弱松散层变软表2 岩性参数T able 2 Characteristic parameter for rock and soil地 层弹性模量/MPa泊松比容重/kN ・m -3黏聚力/MPa内摩擦角/(°)层厚/m方案砂层(一含)150013110105243010,11黏土层(一隔)60014100110152010,11砂层(二含)24001311010530401～6黏土层(二隔)12001410011020301～6砂层(三含)35001311010630301～6黏土层(三隔)12001410011020207～9砂层(四含)35001311010630307～9泥岩200001323114040301～11砂岩300001425114040201～11“马鞍”形覆岩破坏形态.而进入松散层后,地层沉降范围显著扩大(图1(a )),水平变形的压缩-拉伸的交替变化与实际情况接近(图1(b )),并且沉降和水平变形不是全部集中在节理面上,离散元内部也出现了相应变形,表明节理面土体和单元内部土体性质参数较合理匹配.煤壁的应力集中和采空区覆岩的应力释放现象也有体现(图1(c )),由此可见,本次计算结果与实际情况比较符合.212 地层移动变形边缘的变化特征 地层移动变形边缘的形态和量值变化影响建筑物留设保护煤柱的尺寸,也是目前厚松散层变形特征中有待进一步研究的问题.为便于对比分析,以下沉0125cm 等值线变化为研究对象,同时取采长采深比L θ/H 0>1为充分采动,研究松散层移动变形边界的变化特征.(1)开采充分度对下沉边界的影响 根据方案1～3的下沉等值线图,整理得到图2(a ).由图2(a )可见,随着采长由300,200m 减为100m ,L θ/H 0由115,110下降到015,下沉边界等值线也由外弯曲向内弯曲过渡,下沉盆地范围迅速减小.表明对于永久性非充分采动工作面其上方地表建筑保护煤柱可适当减小.(2)不同厚度松散层的影响 由方案7、方案1和方案10的下沉等值线图整理得到图2(b ).由图2(b )可见,随着松散层从200,150m 到50m 的变化,在接近或达到充分采动条件下,松散层移动边界线倾角随松散层厚度增大而减小,由50m 松散层时的75195°减小到200m 时的57137°,主要原因是由于松962第3期许延春等:应用离散元法分析采矿引起厚松散层变形的特征图1 方案1的计算结果Fig 11 Calculation results of No 11scheme(a )下沉等值线;(b )水平移动等值线;(c )主应力等值线散层所占比例增大覆岩岩性变软;200m 松散层在0～150m 段与150m 松散层移动形态基本一致,在150～200m 段下沉边界角明显减小;厚松散层移动有明显的外弯曲形态.由此说明,目前我国普遍采用一段划分松散层移动角的方法是不适合的,表明对巨厚松散层按埋深或沉积年代分段留设建筑物保护煤柱的合理性.该认识在淮北矿务局有验证[1].(3)不同岩性的影响 方案1、方案5和方案6松散层分别为砂黏土互层、全黏土和全砂土岩性.根据下沉等值线图整理得图2(c ).由图2(c )可见,下沉边界角随着松散层中砂层增多变大,随黏土层含量增大而减小,以上特征提示在实际留设保护煤柱时,应考虑松散层岩性变化对其影响.图2 开采充分度变化、松散层厚度及岩性变化对下沉的影响Fig 12 Influence on the subsidence due to differeny mining size ,different thicknessand different feature of the unconsolidated layers(a )开采充分度的影响;(b )松散层厚度变化的影响;(c )松散层岩性变化的影响;图中1～10代表方案号3 厚松散层地表的移动变形特征 表3为各方案中地表最大下沉与变形以及分别按水平变形和倾斜为标准确定的移动角值.72煤 炭 学 报2002年第27卷表3 地表最大下沉、变形及移动角T able 3 The maximum subsidence ,deformation on the surface and movement an gle方案下沉/mm水平移动/mm水平变形/mm ・m -1倾斜/mm ・m -1移动角(ε=2mm/m )移动角(T =3mm/m )12087345/-3612132/-51382119/-191757158°60110°21309365/-343419/-8141318/-141580135°75185°335768/-881100/-1178317/-411--438001157/-11591215/-15162414/-211553148°55138°51700231/-257310/-3108175/-919073130°60153°61893531/-532810/-61811190/-1211759167°66197°71767339/-627315/-5141313/-131357137°65167°81167306/-6202173/-51501011/-91660175°75142°91190220/-2461167/-41981114/-1315-88185°102000378/-3536175/-61122218/-211575195°81147°111971391/-4036185/-618523191/-221370170°78168°(1)随着采长的减少(方案1～3),L θ/H 0分别为115,110和015.地表最大下沉分别为2087,1309和357mm ,最大倾斜变形分别为2119,1415和411mm/m ,表现为迅速减小.而水平变形则分别为-5138,-8140和-1178mm/m (图3),反映出当达到充分采动后最大压缩变形比刚达到充分采动时的最大水平变形量有所减小.地表移动角由57137°增大到75195°.移动角应当以水平变形ε=2mm/m 为标准选取.部分煤矿仅用倾斜变形决定地表移动角,可能会造成煤柱偏小民房损坏.图3 不同开采充分度时厚松散层地表的水平变形Fig 13 The surface horizontal deformation in differentmining size in the thick unconsolidated layers1～3———方案1～3图4 不同采厚时厚松散层地表的水平变形Fig 14 The surface horizontal deformation in different mining height in the thick unconsolidated layers1———方案1;2———方案4(2)松散层厚度变化(方案10、方案1、方案7).方案10和方案7,松散层厚度增大4倍,下沉量由2000mm 减小到1767mm ,减小11165%.拉伸变形由6175mm/m 减小到3150mm/m ,减小4812%.压缩变形由-6112mm/m 减小到-5140mm/m ,减小1118%.倾斜变形由2218mm/m 减至1313mm/m ,减小4117%.由此可见,松散层厚度增大,可小幅度减小地表变形,提高条带开采的安全性.(3)随采厚增大(方案1、方案4),地表移动范围没有显著增大,但地表下沉变形量全面增大.图4中移动角由57158°减小53148°,因此,在实际设计建筑物保护煤柱时,应重视厚煤层放顶煤、分层开采或中厚煤层以及薄煤层开采对村庄保护煤柱的不同影响.对采用放顶煤开采时的地面建筑物保护煤柱尺寸要适当放大.172第3期许延春等:应用离散元法分析采矿引起厚松散层变形的特征272煤 炭 学 报2002年第27卷4 模拟结果分析(1)对永久性非充分采动,相关建筑物保护煤柱可适当减小.(2)厚松散层内部移动边界有明显的曲线特征,对厚松散层应选用分段或曲线形式的移动角,设计建筑物保护煤柱.(3)松散层厚度增大可小幅度减小地表变形值.松散层砂层厚度大则移动角相对较大,黏土层厚大移动角小.(4)不同采煤方法(放顶煤、分层开采)对村庄保护煤柱的影响不同,采厚增大可增大地表变形值,移动角度变小.因此放顶煤开采量建筑物保护煤柱尺寸应适当放大.参考文献:[1] 许延春,耿德庸,梁京华,等.分段划分巨厚松散层移动角参数的方法[J].煤炭学报,1996,22(4):383～387.作者简介: 许延春(1963-),男,河北乐亭人,高级工程师,1984年于西安矿业学院采矿系毕业,目前为煤炭科学研究总院在职博士,从事“.Deformation characteristics of the thick unconsolidatedlayers due to mining by U DECXU Yan2chun,ZHAN G Yu2zhuo(Coal Mi ni ng B ranch,Tiandi Science and Technology Co L t d,Beiji ng 100013,Chi na)Abstract:A simulation analysis with the UDEC(universal district element code)on the deformation process of the thick unconsolidated layers and the overburden due to mining was presented in this paper.Through the sim2 ulation analysis,deformation characteristics of the thick soil layers were studied.And the relations between the deformation and the parameters such as mining height,ratio of supercritical mining,thickness and the features of the unconsolidated layers were mainly studied.According to the studies,the size of the protection pillar un2 der buildings can be reduced for the permanent non2supercritical mining.The boundary of subsidence and defor2 mation in the thick soil layers is a obvious curve.So to determine the size of the pillar,the mode of section2by2 section or curve boundary is recommended.The thicker the layers,the smaller the overburden movement angle is.Accordingly the bigger the once mining height,the bigger the deformation of the layers is.K ey w ords:UDEC;thick unconsolidated layer;deformation characteristics。