基于覆岩移动的厚松散层下煤层开采地表移动规律研究

发布时间：2023-04-23 02:54

　　煤层开采过程中,当松散层较厚时地表下沉系数接近于1.0,甚至出现下沉系数大于1.0的情况,而较大的地表下沉将对生态环境造成较大损害。为实现减小开采沉陷和保护生态环境的目的,本文采用实测数据分析、相似材料模拟试验、理论分析、数值模拟分析相结合的方法开展厚松散层下覆岩运动规律研究,探究煤层开采过程中基岩运动规律和厚松散层下沉规律,量化分析基岩下沉和厚松散层下沉在地表下沉中的比例;研究基岩运动中裂隙扩展规律和应力演化规律,揭示基岩运动与裂隙扩展、基岩运动与应力演化的相互关系;分析松散层厚度/基岩厚度、埋深/煤厚等尺寸参数,以及基岩抗拉强度、粘聚力、内摩擦角等力学参数在地表下沉中的作用;研究不同充采比对地表下沉的影响规律,为现场地表下沉控制提供依据。通过研究,本文取得的主要结论有:(1)相似模拟获得1305工作面基岩下沉在地表下沉中的比例达84.6%,进一步对比了有无松散层模型垮落带高度等参数的差异,确定垮落带高度受厚松散层影响较小,而裂隙扩展角在有无厚松散层模型中存在一定差异。(2)建立了考虑基岩沉降的成层土层疏水沉降模型,分别给出了考虑渗流和土体自重应力改变的成层土层沉降计算方法,结合现场...

【文章页数】：152 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 研究方法与技术路线
2 厚松散层下煤层开采地表沉陷规律分析
    2.1 研究区域概况
    2.2 地表移动数据观测方法及测点布设
    2.3 地表移动实测数据分析
    2.4 地表移动规律对比分析
    2.5 本章小结
3 厚松散层对基岩移动的影响规律研究
    3.1 相似模拟试验设计
    3.2 厚松散层下煤层开采基岩移动规律分析
    3.3 无厚松散层时煤层开采基岩移动规律分析
    3.4 有无厚松散层时基岩移动规律对比分析
    3.5 本章小结
4 厚松散层疏水沉降规律分析
    4.1 水位降低引起的土层沉降分析
    4.2 土体渗流引起的土层沉降分析
    4.3 考虑弧形弯沉的土层固结沉降分析
    4.4 土层沉降影响因素分析
    4.5 1305工作面回采疏水沉降分析
    4.6 本章小结
5 基于裂隙扩展和应力演化的基岩移动规律分析
    5.1 PFC颗粒流简介
    5.2 岩体参数的确定
    5.3 煤层开采数值模型的建立
    5.4 基岩移动规律分析
    5.5 不同开采长度基岩移动规律分析
    5.6 本章小结
6 尺寸参数和力学参数对地表下沉的影响规律分析
    6.1 模型的建立及开挖尺寸的确定
    6.2 尺寸参数对地表下沉的影响规律分析
    6.3 力学参数对地表下沉的影响规律分析
    6.4 地表下沉控制分析
    6.5 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 主要创新点
    7.3 不足与展望
参考文献
作者简历
致谢
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本文编号：3798936