关键层理论在黄土覆盖矿区开采沉陷的应用研究

发布时间：2021-04-02 16:01

  西部地区煤炭资源储量丰富，是我国能源战略的重要承接地。西部地区，厚黄土层覆盖矿区地区占矿井开采面积的60%以上，该地区地质采矿条件复杂，生态环境脆弱。在厚黄土层矿区开采中，由采矿引发的地面一系列破坏、下沉，对地面的建筑物造成严重的破坏，大量的农田被破坏、山体滑坡严重，森林植被大量毁坏，并引发导致水土流失，一些西部矿区还可能导致沙漠化加快加剧。论文以保德煤矿为工程背景，对黄土覆盖矿区开采主要影响因素进行了分析研究，文中综合采用了理论分析、数值模拟等方法，就保德煤矿覆岩移动破坏及地表沉陷规律进行了深入的研究。 本文中对保德矿区7个典型地质钻孔的关键层结构进行了判别，得出了保德矿区关键层结构类型：单一关键层结构、多层关键层结构。并对主关键层的破断形态进行了判别，得出采动后主关键层的三种形态：不规则垮落、形成稳定的“砌体梁”结构、弯曲下沉。论文简要介绍了三种主关键层破断形态对地表沉陷的影响。采用3DEC数值分析软件就主关键层不同的破断形态及黄土层厚度对地表沉陷的影响进行了模拟分析，验证了主关键层对地表沉陷的控制性作用，并进一步得出了主关键层不同破断形态对地表沉陷的影响： ①当主关键层破断成不规则垮落时，覆岩整体呈现全厚切落，地表呈台阶状下沉、下沉量大； ②当主关键层破断形成稳定的“砌体梁”结构时，地表下沉量相对于前者较小； ③主关键层成弯曲下沉时，地表呈连续变形，下沉量较小，主关键层以上直至地表呈现弯曲下沉； ④黄土层在地表沉陷中起着辅助性作用，黄土层厚度与地表下沉量、水平移动成正相关。 由此可见，保德煤矿的关键层对覆岩移动破坏的控制作用。 采动后覆岩内部移动由下向上成组运动，岩层移动的动态过程受控于关键层的断裂运动。当亚关键层破断后，它所控制的软岩也发生同步变形破断，随着不断的开挖，成周期性破断下沉；当主关键层达到破断极限，发生断裂时，主关键层直至地表发生同步变形断裂。
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD325

【参考文献】

相期刊论文 前10条

1 汤伏全;西北厚黄土层矿区地表移动预计方法[J];西安科技大学学报;2005年03期

2 赵晓东,宋振骐;岩层移动复合层板模型的系统方法解析[J];岩石力学与工程学报;2001年02期

3 张向东,范学理,赵德深;覆岩运动的时空过程[J];岩石力学与工程学报;2002年01期

4 梁运培,孙东玲;岩层移动的组合岩梁理论及其应用研究[J];岩石力学与工程学报;2002年05期

5 李新强,高延法,张庆松;开采沉陷动态数值仿真研究[J];岩石力学与工程学报;2004年01期

6 刘开云,乔春生,周辉,滕文彦;覆岩组合运动特征及关键层位置研究[J];岩石力学与工程学报;2004年08期

7 翟所业,张开智;用弹性板理论分析采场覆岩中的关键层[J];岩石力学与工程学报;2004年11期

8 许家林,钱鸣高,朱卫兵;覆岩主关键层对地表下沉动态的影响研究[J];岩石力学与工程学报;2005年05期

9 缪协兴,陈荣华,浦海,钱鸣高;采场覆岩厚关键层破断与冒落规律分析[J];岩石力学与工程学报;2005年08期

10 郝延锦;吴立新;戴华阳;;用弹性板理论建立地表沉陷预计模型[J];岩石力学与工程学报;2006年S1期

本文编号：1583416