多煤層開采地表移動規(guī)律與高壓供電鐵塔的保護技術(shù)研究
定 價:35 元
- 作者:王孝義著
- 出版時間:2018/10/1
- ISBN:9787564641900
- 出 版 社:中國礦業(yè)大學(xué)出版社
- 中圖法分類:TD325
- 頁碼:400頁
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
本書采用理論分析、現(xiàn)場實測、實驗室試驗和數(shù)值模擬的方法, 以大同焦煤礦采區(qū)范圍內(nèi)的鐵塔為研究對象, 對4#煤層開采地表沉陷規(guī)律、開采地表移動實測規(guī)律、地表高壓供電鐵塔的損壞特征及開采沉陷的關(guān)系、多煤層開采地表移動規(guī)律、多煤層開采布局優(yōu)化保護鐵塔方案和多煤層充填開采保護高壓供電鐵塔進行了深入系統(tǒng)的研究, 并取得了一些創(chuàng)新性成果。
礦山開采沉陷會導(dǎo)致礦區(qū)內(nèi)的電力構(gòu)筑設(shè)施(如電塔、高壓線路等)的損壞,影響社會的供電通信等生活網(wǎng)絡(luò)的運轉(zhuǎn),威脅社會安全并造成巨大的經(jīng)濟損失;因此,評價礦區(qū)內(nèi)輸電線路鐵塔的穩(wěn)定性和安全性、研究煤層采動影響下輸電線路鐵塔的□形規(guī)律、確定煤層合理的開采方式,顯得尤為重要。本書采用理論分析、現(xiàn)場實測、實驗室試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,以大同焦煤礦采區(qū)范圍內(nèi)的鐵塔為研究對象,對4#煤層開采地表移動實測規(guī)律、地表高壓供電鐵塔的損壞特征與開采沉陷的關(guān)系、多煤層開采地表移動規(guī)律等進行了深入系統(tǒng)的研究,取得了一些創(chuàng)新性成果。
為了揭示焦煤礦4#煤層8503工作面開采地表移動規(guī)律,預(yù)測4#煤層開采造成的地表移動□形對高壓供電鐵塔的影響,根據(jù)山區(qū)地表移動與□形預(yù)計理論,結(jié)合焦煤礦4#煤層開采技術(shù)條件,選取地表沉陷的5個參數(shù)作為衡量標準,即地表□形的□□下沉值、水平□□位移值、地表□□傾斜值、地表□□曲率□形值和地表□□水平□形值,分別通過概率積分法和現(xiàn)場實測沿走向和傾向觀測線對上述5個參數(shù)進行對比研究,并同時計算開采影響邊界角,參照輸電線路安全性評價的相關(guān)規(guī)程,判斷4#煤開采沉陷對高壓鐵塔影響程度及對鐵塔的安全性進行了評價。
結(jié)合輸電線路的結(jié)構(gòu)特點,分析了煤層開采的地表下沉、水平移動及傾斜等因素對供電線路的運行影響及重要性評價,闡明了在供電線路與開采方向分別在平行、垂直、斜交時,考慮僅發(fā)生傾斜、水平移動和垂直下沉的條件下,線路安全運行的具體參數(shù)數(shù)值,給出了存在綜合(水平、垂直)位移時,影響安全運行的數(shù)學(xué)公式,探討了開采地表沉陷與供電線路安全運行及布置匹配的內(nèi)在關(guān)系,得出了按照焦煤礦目前的工作面布置及線路匹配關(guān)系,4#和5#煤采用綜放開采可保證地面供電線路的安全運行狀態(tài)的結(jié)論。
針對焦煤礦具體的地質(zhì)條件和開采方式的選擇,對開采4#、8#和9#煤層開采后的地表移動□形規(guī)律進行了理論預(yù)測,采用FLAC(3D)數(shù)值模擬軟件對4#、8#和9#煤層開采后的地表移動□形規(guī)律進行了數(shù)值模擬預(yù)測,對比兩種預(yù)測方式,提出了焦煤礦下部兩層煤開采的開拓布□、采(盤)區(qū)布置原則,確定了開采布□的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù),基于優(yōu)化布置的地面鐵塔保護效果預(yù)測。
根據(jù)焦煤礦地表高壓線路的位置和開采地質(zhì)條件,提出了高壓線路斜穿過工作面布置、工作面平行于高壓線路布置、工作面垂直于高壓線路布置三種開采布□方案。通過三種方案對比,進行了高壓供電鐵塔安全性評價,得出工作面垂直于高壓線路布置,高壓鐵塔位于與工作面中心線相對應(yīng)三條大巷中間大巷的上方,停采線50m時,為最佳方案,并提出了保護高壓供電鐵塔的維修和預(yù)防措施。
為了有效控制大同焦煤礦采煤活動對地表的高壓輸電鐵塔和輸電線路的影響,結(jié)合焦煤礦具體的地質(zhì)條件,提出了大同焦煤礦多煤層開采控制地表沉陷的開采方式,即先用全采全充法開采4#煤層,再用條帶充填法開采5#煤層。在探討經(jīng)濟成本、獲取的難易程度以及對充填材料性能影響的基礎(chǔ)上,分析了焦煤礦充填材料的原料組成和原料特點。為了獲得最佳的原料配比,確定三因素三水平的正交試驗,采用坍落度對充填料漿的工作性能進行測試,對充填材料在3d、28d的抗壓強度進行測試,對每種配比的經(jīng)濟成本進行計算分析,通過使用FLAC(3D)軟件對鐵塔的穩(wěn)定性和安全性進行數(shù)值模擬的計算和評估,根據(jù)鐵塔的安全性規(guī)范主要計算鐵塔基座的不均勻沉降、輸電鐵塔的傾斜度以及高壓輸電鐵塔基座間距□化的具體數(shù)值,建議采用對4#煤層進行全采全充的開采方式,對5#煤層進行條帶充填的開采方式,試驗組5滿足安全性要求,因此推薦的充填材料配比為水:骨料:水泥=28%:65.4%:6.5%;诒緯难芯砍晒麑Χ嗝簩娱_采條件下,對評價高壓輸電鐵塔穩(wěn)定性和提出鐵塔保護方案提供重要的理論參考和應(yīng)用指導(dǎo),具有廣泛的研究價值和深遠的研究意義。
由于作者水平所限,不足之處在所難免,懇請讀者批評指正。
王孝義,男,漢族,1970年7月生,山西省大同市廣靈人,1995年畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院采礦工程專業(yè),2016年獲太原理工大學(xué)博士學(xué)位,F(xiàn)為山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師,研究方向為礦山壓力與巖層控制。主持山西省應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目(201701D22111244)、主要參與了國家自然科學(xué)□□項目(51404167)及十余項橫向科研項目。發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇,其中《極近距煤層礦壓顯現(xiàn)強度的間距影響規(guī)律研究》發(fā)表于《采礦與安全工程學(xué)報》,已被EI收錄。