多煤层开采地表移动规律与高压供电铁塔的保护技术研究_王孝义著_9787564641900

本书采用理论分析、现场实测、实验室试验和数值模拟的方法, 以大同焦煤矿采区范围内的铁塔为研究对象, 对4#煤层开采地表沉陷规律、开采地表移动实测规律、地表高压供电铁塔的损坏特征及开采沉陷的关系、多煤层开采地表移动规律、多煤层开采布局优化保护铁塔方案和多煤层充填开采保护高压供电铁塔进行了深入系统的研究, 并取得了一些创新性成果。

矿山开采沉陷会导致矿区内的电力构筑设施（如电塔、高压线路等）的损坏，影响社会的供电通信等生活网络的运转，威胁社会安全并造成巨大的经济损失；因此，评价矿区内输电线路铁塔的稳定性和安全性、研究煤层采动影响下输电线路铁塔的□形规律、确定煤层合理的开采方式，显得尤为重要。本书采用理论分析、现场实测、实验室试验和数值模拟相结合的方法，以大同焦煤矿采区范围内的铁塔为研究对象，对4#煤层开采地表移动实测规律、地表高压供电铁塔的损坏特征与开采沉陷的关系、多煤层开采地表移动规律等进行了深入系统的研究，取得了一些创新性成果。
　　为了揭示焦煤矿4#煤层8503工作面开采地表移动规律，预测4#煤层开采造成的地表移动□形对高压供电铁塔的影响，根据山区地表移动与□形预计理论，结合焦煤矿4#煤层开采技术条件，选取地表沉陷的5个参数作为衡量标准，即地表□形的□□下沉值、水平□□位移值、地表□□倾斜值、地表□□曲率□形值和地表□□水平□形值，分别通过概率积分法和现场实测沿走向和倾向观测线对上述5个参数进行对比研究，并同时计算开采影响边界角，参照输电线路安全性评价的相关规程，判断4#煤开采沉陷对高压铁塔影响程度及对铁塔的安全性进行了评价。
　　结合输电线路的结构特点，分析了煤层开采的地表下沉、水平移动及倾斜等因素对供电线路的运行影响及重要性评价，阐明了在供电线路与开采方向分别在平行、垂直、斜交时，考虑仅发生倾斜、水平移动和垂直下沉的条件下，线路安全运行的具体参数数值，给出了存在综合（水平、垂直）位移时，影响安全运行的数学公式，探讨了开采地表沉陷与供电线路安全运行及布置匹配的内在关系，得出了按照焦煤矿目前的工作面布置及线路匹配关系，4#和5#煤采用综放开采可保证地面供电线路的安全运行状态的结论。
　　针对焦煤矿具体的地质条件和开采方式的选择，对开采4#、8#和9#煤层开采后的地表移动□形规律进行了理论预测，采用FLAC（3D）数值模拟软件对4#、8#和9#煤层开采后的地表移动□形规律进行了数值模拟预测，对比两种预测方式，提出了焦煤矿下部两层煤开采的开拓布□、采（盘）区布置原则，确定了开采布□的关键技术参数，基于优化布置的地面铁塔保护效果预测。
　　根据焦煤矿地表高压线路的位置和开采地质条件，提出了高压线路斜穿过工作面布置、工作面平行于高压线路布置、工作面垂直于高压线路布置三种开采布□方案。通过三种方案对比，进行了高压供电铁塔安全性评价，得出工作面垂直于高压线路布置，高压铁塔位于与工作面中心线相对应三条大巷中间大巷的上方，停采线50m时，为最佳方案，并提出了保护高压供电铁塔的维修和预防措施。
　　为了有效控制大同焦煤矿采煤活动对地表的高压输电铁塔和输电线路的影响，结合焦煤矿具体的地质条件，提出了大同焦煤矿多煤层开采控制地表沉陷的开采方式，即先用全采全充法开采4#煤层，再用条带充填法开采5#煤层。在探讨经济成本、获取的难易程度以及对充填材料性能影响的基础上，分析了焦煤矿充填材料的原料组成和原料特点。为了获得最佳的原料配比，确定三因素三水平的正交试验，采用坍落度对充填料浆的工作性能进行测试，对充填材料在3d、28d的抗压强度进行测试，对每种配比的经济成本进行计算分析，通过使用FLAC（3D）软件对铁塔的稳定性和安全性进行数值模拟的计算和评估，根据铁塔的安全性规范主要计算铁塔基座的不均匀沉降、输电铁塔的倾斜度以及高压输电铁塔基座间距□化的具体数值，建议采用对4#煤层进行全采全充的开采方式，对5#煤层进行条带充填的开采方式，试验组5满足安全性要求，因此推荐的充填材料配比为水：骨料：水泥=28%：65.4%：6.5%。基于本书的研究成果对多煤层开采条件下，对评价高压输电铁塔稳定性和提出铁塔保护方案提供重要的理论参考和应用指导，具有广泛的研究价值和深远的研究意义。
　　由于作者水平所限，不足之处在所难免，恳请读者批评指正。

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