山西阳泉矿区刘村采煤塌陷机理及数值模拟

作     者：张超 张宇飞 孙莹洁 姚亚辉 ZHANG Chao;ZHANG Yufei;SUN Yingjie;YAO Yahui

作者机构：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心河北保定071051 山东省鲁南地质工程勘察院山东济宁272100 

出 版 物：《现代地质》 (Geoscience)

年 卷 期：2020年第34卷第2期

页      面：289-296页

核心收录：

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：中国地质调查局项目“汾河流域采煤沉陷区环境地质调查”(DD20160335) 

主　　题：采煤塌陷 塌陷特征 塌陷机理 数值模拟 岩体力学参数 

摘      要：选取山西阳泉矿区单煤层开采引发的强烈地面塌陷作为研究对象,在详细介绍刘村采煤塌陷所处地质环境背景及其发育变形特征的基础上,根据区域岩体工程地质特征,将其划分为12层岩组;运用关键层、复合关键层理论对采煤塌陷机理进行了分析,获取Hoek-Brown岩体力学参数;采用Flac5.0 Extrusion对刘村采煤塌陷坑进行了反演模拟。数值模拟反映各阶段采动裂缝在地表的发育分布情况并计算了最终沉降量,覆盖层裂缝自然修复周期为2个月,基岩裂缝自然修复周期为3个月;采动裂缝最终在平面上呈“θ形,塌陷中心1和塌陷中心2最终沉降量分别达到4.5 m和4 m,塌陷面积是工作面面积的1.85倍。模拟结果与调查监测数据高度吻合,客观地反映了地表变形和深部覆岩塌陷的发展变化过程,为塌陷机理分析起到了帮助作用。该套岩体力学参数与模拟方法适用于阳泉矿区采煤塌陷精准预测。