特厚煤层综放开采矿压显现与地表变形时空关系研究
发布时间：2023-04-25 03:32
目前关于采场上覆岩层移动规律的研究主要侧重在两方面:一方面是影响采场矿压显现的近场顶板岩层的破断运动特征,另一方面是上方地表的移动变形规律。以往的研究中多是针对两种现象单独进行研究,而将两者相结合展开研究的则较少,特厚煤层综放开采因其开采尺度大、强度高,覆岩垮裂带高度大幅增加,将引起更高更大范围内的岩层结构运动参与影响采场矿压,使得采场矿压显现与地表变形两者密切相关,因此极有必要将两者结合起来进行研究,探索实现“采场矿压—岩层移动—地表沉陷”的有机统一。本文以大同矿区坚硬顶板条件下芦子沟煤矿3108工作面为工程背景,开展了特厚煤层综放开采矿压显现与地表变形时空关系的相关研究。首先应用KJ21煤矿顶板灾害预警系统,对3108工作面支架工作阻力进行在线监测与分析,得到特厚煤层综放采场矿压显现规律;应用CORS系统对地表变形进行了动态监测,得到特厚煤层综放开采地表移动变形规律;将现场观测数据相结合分析得到了矿压显现与地表变形对应的时空关系。其次运用相似模拟试验和3DEC数值模拟研究了特厚煤层综放开采大空间采场覆岩结构动态演化规律,进一步分析得到了矿压显现与地表变形关系的演化过程。然后提出了岩...
【文章页数】：197 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 特厚煤层综放开采技术发展现状
1.2.2 综放开采矿压显现规律研究现状
1.2.3 综放采场上覆岩层结构特征研究现状
1.2.4 地表移动变形规律研究现状
1.3 需进一步研究的问题
1.4 研究内容与方法
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法与技术路线
第2章 特厚煤层综放采场矿压显现规律研究
2.1 芦子沟煤矿3108 工作面概况
2.2 煤岩体物理力学参数测试
2.3 3108 工作面矿压显现规律分析
2.4 特厚煤层综放采场强矿压显现机理简析
2.5 本章小结
第3章 特厚煤层综放开采地表移动变形规律研究
3.1 3108 工作面地表移动观测
3.1.1 地表移动观测方法选择
3.1.2 地表移动观测站设计
3.1.3 地表移动观测间隔
3.2 地表移动变形特征分析
3.2.1 地表移动变形曲线分析
3.2.2 地表移动角量参数求取
3.2.3 概率积分法预计参数
3.3 采动过程中地表移动变形规律分析
3.3.1 地表沿走向方向动态变形规律
3.3.2 地表沿倾向方向动态变形规律
3.4 地表采动裂缝分布发育规律
3.4.1 地表裂缝发育规律分析
3.4.2 地表裂缝形成机理简析
3.5 本章小节
第4章 特厚煤层综放开采矿压显现与地表变形时空关系分析
4.1 3108 工作面矿压显现与地表变形时空关系分析
4.1.1 矿压显现与地表裂缝关系
4.1.2 矿压显现与地表下沉速度关系
4.2 特厚煤层综放采场覆岩结构动态演化规律的物理模拟研究
4.2.1 相似模拟试验设计
4.2.2 特厚煤层综放采场覆岩结构动态演化规律研究
4.2.3 采厚对覆岩活动规律影响研究
4.3 特厚煤层开采矿压显现与地表变形关系的数值模拟研究
4.3.1 数值模型的建立
4.3.2 采场矿压显现与地表变形关系的演化过程
4.3.3 采场矿压显现与地表变形关系的采厚效应
4.4 本章小结
第5章 采场强矿压显现与地表变形时空关系形成机理分析
5.1 裂缝带主控层假说
5.2 裂缝带主控层结构失稳破断规律分析
5.2.1 裂缝带主控层结构破断规律分析
5.2.2 裂缝带主控层结构断裂后稳定性分析
5.2.3 特厚煤层综放采场大空间覆岩结构特征
5.3 裂缝带主控层结构对采场强矿压显现的影响机理
5.3.1 扇形断块结构对工作面矿压显现的影响
5.3.2 梯形断块结构对临空巷道矿压显现的影响
5.4 裂缝带主控层结构对地表变形的作用机制
5.4.1 梯形断块结构稳定性及其响应分析
5.4.2 覆岩运动对地表变形的作用机制
5.5 本章小结
第6章 现场工程应用
6.1 基于采场周期来压的地表动态下沉预计
6.1.1 常用描述地表动态下沉的时间函数
6.1.2 修正的函数模型建立
6.1.3 函数模型的验证
6.1.4 工程实际意义简析
6.2 采场强矿压显现协同弱化控制技术及应用
6.2.1 5403 工作面基本概况
6.2.2 远近场协同弱化控制技术
6.2.3 矿压显现控制效果分析
6.3 本章小结
第7章 结论、创新点及展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 不足及展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：3800616
【文章页数】：197 页
【学位级别】：博士
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摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 特厚煤层综放开采技术发展现状
1.2.2 综放开采矿压显现规律研究现状
1.2.3 综放采场上覆岩层结构特征研究现状
1.2.4 地表移动变形规律研究现状
1.3 需进一步研究的问题
1.4 研究内容与方法
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法与技术路线
第2章 特厚煤层综放采场矿压显现规律研究
2.1 芦子沟煤矿3108 工作面概况
2.2 煤岩体物理力学参数测试
2.3 3108 工作面矿压显现规律分析
2.4 特厚煤层综放采场强矿压显现机理简析
2.5 本章小结
第3章 特厚煤层综放开采地表移动变形规律研究
3.1 3108 工作面地表移动观测
3.1.1 地表移动观测方法选择
3.1.2 地表移动观测站设计
3.1.3 地表移动观测间隔
3.2 地表移动变形特征分析
3.2.1 地表移动变形曲线分析
3.2.2 地表移动角量参数求取
3.2.3 概率积分法预计参数
3.3 采动过程中地表移动变形规律分析
3.3.1 地表沿走向方向动态变形规律
3.3.2 地表沿倾向方向动态变形规律
3.4 地表采动裂缝分布发育规律
3.4.1 地表裂缝发育规律分析
3.4.2 地表裂缝形成机理简析
3.5 本章小节
第4章 特厚煤层综放开采矿压显现与地表变形时空关系分析
4.1 3108 工作面矿压显现与地表变形时空关系分析
4.1.1 矿压显现与地表裂缝关系
4.1.2 矿压显现与地表下沉速度关系
4.2 特厚煤层综放采场覆岩结构动态演化规律的物理模拟研究
4.2.1 相似模拟试验设计
4.2.2 特厚煤层综放采场覆岩结构动态演化规律研究
4.2.3 采厚对覆岩活动规律影响研究
4.3 特厚煤层开采矿压显现与地表变形关系的数值模拟研究
4.3.1 数值模型的建立
4.3.2 采场矿压显现与地表变形关系的演化过程
4.3.3 采场矿压显现与地表变形关系的采厚效应
4.4 本章小结
第5章 采场强矿压显现与地表变形时空关系形成机理分析
5.1 裂缝带主控层假说
5.2 裂缝带主控层结构失稳破断规律分析
5.2.1 裂缝带主控层结构破断规律分析
5.2.2 裂缝带主控层结构断裂后稳定性分析
5.2.3 特厚煤层综放采场大空间覆岩结构特征
5.3 裂缝带主控层结构对采场强矿压显现的影响机理
5.3.1 扇形断块结构对工作面矿压显现的影响
5.3.2 梯形断块结构对临空巷道矿压显现的影响
5.4 裂缝带主控层结构对地表变形的作用机制
5.4.1 梯形断块结构稳定性及其响应分析
5.4.2 覆岩运动对地表变形的作用机制
5.5 本章小结
第6章 现场工程应用
6.1 基于采场周期来压的地表动态下沉预计
6.1.1 常用描述地表动态下沉的时间函数
6.1.2 修正的函数模型建立
6.1.3 函数模型的验证
6.1.4 工程实际意义简析
6.2 采场强矿压显现协同弱化控制技术及应用
6.2.1 5403 工作面基本概况
6.2.2 远近场协同弱化控制技术
6.2.3 矿压显现控制效果分析
6.3 本章小结
第7章 结论、创新点及展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 不足及展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：3800616
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