厚松散层厚硬岩层开采地表移动变形规律研究

发布时间：2017-05-29 03:06

  本文关键词：厚松散层厚硬岩层开采地表移动变形规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 陕西彬长矿区开采煤层属于下侏罗统延安组含煤地层,地表覆盖有60～140m厚的黄土层,地表地形属于黄土残塬沟壑地貌,煤层上覆基岩综合岩性为中等坚硬岩层,特别是下白垩统洛河组(K1l)、下白垩统宜君组(K1y)、安定组6号层泥质砂岩岩层整体厚度大,岩层强度高、岩性坚硬,在一定开采范围条件下起着控制上覆岩体破坏的作用。因此,厚松散层厚坚硬岩层开采条件下地表的移动变形规律及上覆岩体的结构稳定性的研究对彬长矿区的安全生产具有重要的意义。 本文以彬长矿区大佛寺40301首采工作面煤层开采地面建筑物保护可行性研究为依托,以现场调查和观测资料为基础,结合厚黄土层物理力学特性,分析了采动影响下厚松散层厚坚硬岩层内部的沉陷损害特征、地表裂缝的形成条件、影响地表裂缝破坏程度的主要因素。应用覆岩托板理论计算分析了厚松散层厚坚硬岩层条件下托板的破坏形态及强度、刚度破坏准则。依据煤层覆岩中坚硬岩层托板的结构稳定性条件及黄土变形破坏特性、硬岩对岩移参数的影响,结合相似材料模拟实验、数值计算分析及现场观测数据,分析给出了这种特殊条件下概率积分预计的修正模型。结合工程实例综合分析了厚松散层厚坚硬条件下地表沉陷特征,为矿区的安全生产提供了理论依据。
【关键词】：厚松散层 厚坚硬岩层 托板理论 概率积分模型 地表裂缝 地表沉陷
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TD325
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 选题的背景及研究意义10-11
• 1.1.1 选题的背景10
• 1.1.2 选题的研究意义10-11
• 1.2 覆岩破坏及地表沉陷规律的研究现状11-15
• 1.2.1 岩层控制的研究成果11-13
• 1.2.2 地表沉陷规律的研究成果13-14
• 1.2.3 覆岩与地表沉陷规律的研究14-15
• 1.3 研究内容与技术路线15-17
• 1.3.1 研究内容15-16
• 1.3.2 技术路线16-17
• 2 厚松散层下开采地表损害特征分析17-26
• 2.1 厚松散层、厚坚硬岩层的定义17-18
• 2.2 厚松散层的土体应力—应变分析18-19
• 2.2.1 土体应力应变的非线性18
• 2.2.2 土体变形的弹塑性18-19
• 2.2.3 土应力应变的各向异性和土的结构性19
• 2.3 采动影响上覆岩、土层内的应力分布19-21
• 2.3.1 主应力分布19-21
• 2.3.2 铅直应力分布21
• 2.4 厚松散层（土体）的固结21-22
• 2.4.1 厚松散层（土体）的固结变形21-22
• 2.4.2 土体的固结沉降计算22
• 2.5 采动影响下厚松散层地表裂缝的形成22-25
• 2.5.1 采动影响下地表裂缝的形成条件22-24
• 2.5.2 影响厚松散层裂缝破坏程度的主要因素24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 3 厚松散层下厚硬岩层结构稳定性的力学分析26-38
• 3.1 托板理论的基础26-28
• 3.1.1 托板理论的提出及基本假设26-27
• 3.1.2 选择力学模式的依据27
• 3.1.3 托板坐标系统及基本力学式27-28
• 3.2 上覆厚硬岩层运动的力学模型及力学分析28-30
• 3.2.1 力学模型28-29
• 3.2.2 力学分析29-30
• 3.3 上覆厚硬岩层破坏形式的力学判定准则30-36
• 3.3.1 刚度判别条件30-33
• 3.3.2 强度判别条件33-36
• 3.4 上覆厚硬岩层的结构稳定性分析36-37
• 3.4.1 覆岩内部托板的分类36
• 3.4.2 托板的稳定性分析36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 4 模拟实验38-52
• 4.1 相似材料模拟试验38-46
• 4.1.1 实验目的38
• 4.1.2 相似条件38-39
• 4.1.3 模拟试验方法39-40
• 4.1.4 托板效应的模型试验分析40-46
• 4.2 数值模拟分析46-51
• 4.2.1 模型的建立46
• 4.2.2 数值模拟结果分析46-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5 厚松散层厚坚硬岩层条件下地表移动变形预计52-61
• 5.1 厚松散层下开采的沉陷特征52-53
• 5.2 硬岩对岩移参数的影响53-55
• 5.3 厚松散层下开采预计的概率积分修正模型55-60
• 5.3.1 地表移动变形预计模型的建立55-57
• 5.3.2 厚松散层下半无限开采概率积分模型的修正57-59
• 5.3.3 厚松散层下有限开采的移动变形预计59
• 5.3.4 预计参数的选取59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 6 工程实例61-70
• 6.1 开采区域地质、地形及开采条件61-64
• 6.1.1 开采煤层及围岩岩性分析61-64
• 6.2 地表实测与相似模拟试验对比分析64-68
• 6.2.1 地表移动观测站的设置64
• 6.2.2 观测线数据分析64-65
• 6.2.3 托板对地表移动变形的控制作用65-67
• 6.2.4 厚硬岩层致使地表下沉滞后67-68
• 6.3 地表裂缝分布及下沉盆地68-69
• 6.3.1 地表裂缝分布68-69
• 6.3.2 地表裂缝机理分析69
• 6.4 本章小结69-70
• 7 结论与展望70-72
• 7.1 结论70
• 7.2 展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75
• 附录75

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 胡青峰;特厚煤层高效开采覆岩与地表移动规律及预测方法研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

2 张学东;工矿区地表沉陷D-InSAR监测模式与关键技术研究[D];中国矿业大学(北京);2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 刘强;近地房柱法地表沉降规律及防治措施研究[D];中南大学;2011年

2 张艳杰;基于公层传递原理的开采沉陷时空预测模型构建[D];西安科技大学;2011年

3 戴开文;厚黄土层开采地表沉陷灾害及其控制研究[D];西安科技大学;2010年

4 郭浩森;特厚煤层综放采场矿压显现特征及覆岩移动规律研究[D];河南理工大学;2012年

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本文编号：404005