告成矿覆岩反倾区开采顶板移动及地表变形规律

发布时间：2017-05-18 08:14

  本文关键词：告成矿覆岩反倾区开采顶板移动及地表变形规律，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地下采煤使矿区生态环境、建(构)筑物遭到破坏。一般地质采矿条件的矿压理论、地表沉陷规律和预计理论已经较为成熟,但是滑动构造带下开采引起的覆岩移动、地表变形规律研究成果还不多。本文以告成煤矿21031工作面和25001工作面为研究对象,通过建立地表移动变形观测站,对滑动构造带影响下覆岩反倾区采煤引起的地表沉陷进行了现场实测。根据观测站实测数据,运用特征点和概率积分法相结合的方法求取了地表移动角量参数,利用最小二乘法曲线拟合计算出了概率积分法预计参数。研究表明:滑动构造带影响下覆岩反倾区采煤具有地表下沉范围大、地表移动剧烈、下沉系数偏大、移动角偏小、地表破坏严重等特点,并发现最大下沉点偏向于工作面上山这一特殊现象。以告成矿地质采矿条件为原型,采用相似材料模拟试验相结合的方法,研究了滑动构造影响下覆岩反倾区采煤岩层移动与地表变形规律。试验结果表明:垮落带的形态为抛物线形,弯曲下沉带位于工作面的左上方,工作面下山方向的顶板会发生滑移并断裂,最终导致最大下沉点偏向于工作面的上山方向。采用UDEC数值模拟研究了反倾覆岩倾角对岩层移动规律的影响,结果表明:覆岩倾角为10°和20°时,岩层移动范围以及最大下沉点偏向于工作面的下山方向;覆岩倾角为30°、40°和50°时,岩层移动范围及最大下沉点偏向于工作面上山方向;覆岩倾角为60°时,岩层移动范围及最大下沉点又偏向于工作面下山方向。主要是因为覆岩倾角改变时岩层层面的受力不同:当岩层倾角较小时,层面主要是受到正应力的作用,此时岩层发生弯曲下沉。当岩层倾角较大时,层面主要是受到剪应力的作用,此时岩层发生滑移甚至断裂。本研究对滑动构造带覆岩反倾区“三下”压煤的安全回采、地表沉陷的准确预计与控制及减轻采动损害具有一定指导意义。
【关键词】：滑动构造带 覆岩反倾 岩层移动 地表变形规律
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD325
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 前言11-21
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究历史及现状12-19
• 1.2.1 开采沉陷国外研究历史及现状12-13
• 1.2.2 开采沉陷国内研究历史及现状13-15
• 1.2.3 滑动构造带及反倾覆岩区开采研究现状及进展15-16
• 1.2.4 断层附近开采地表移动的一般规律16-17
• 1.2.5 褶曲构造开采地表移动的一般规律17-19
• 1.3 本文的研究内容和方法19-21
• 1.3.1 本文研究内容19
• 1.3.2 本文研究方法19
• 1.3.3 本文创新点19-20
• 1.3.4 技术路线20-21
• 2 告成煤矿和观测站概况21-35
• 2.1 位置与交通和自然地理概况21-24
• 2.1.1 位置与交通21-24
• 2.1.2 自然地理概况24
• 2.2 告成井田地质概况24-30
• 2.2.1 告成井田地层条件24-25
• 2.2.2 告成煤矿滑动构造特征25-26
• 2.2.3 滑动构造带影响下覆岩反倾特征26-28
• 2.2.4 水文地质概况28-29
• 2.2.5 开采煤层及顶底板特性29
• 2.2.6 其他开采技术条件29-30
• 2.3 地表移动变形观测站概况及观测工作30-34
• 2.3.1 地表移动变形观测站概况30-33
• 2.3.2 现场观测情况33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 覆岩反倾区开采岩层移动及地表变形规律的相似模拟35-57
• 3.1 实验原理35
• 3.2 相似条件35-36
• 3.3 相似材料的选择36-37
• 3.4 倾向模型一37-47
• 3.4.1 试验系统37
• 3.4.2 相似材料配比37-40
• 3.4.3 模型的建立40-41
• 3.4.4 倾斜模型覆岩运动变形分析41-45
• 3.4.5 21采区地表移动变形分析45-47
• 3.4.6 小结47
• 3.5 倾向模型二47-56
• 3.5.1 实验系统的开发47-48
• 3.5.2 相似比48-49
• 3.5.3 模型的制作及观测49-51
• 3.5.4 试验结果及分析51-56
• 3.5.5 小结56
• 3.6 本章小结56-57
• 4 覆岩反倾区开采岩层移动及地表变形规律数值模拟57-69
• 4.1 UDEC软件概述57
• 4.2 模型的建立57-59
• 4.3 覆岩反倾区开采岩层移动与地表变形规律59-66
• 4.3.1 反倾区开采覆岩移动规律59
• 4.3.2 覆岩垂直位移分布规律59-64
• 4.3.3 地表沉陷规律64-66
• 4.4 结果分析66-67
• 4.5 小结67-69
• 5 滑动构造影响下覆岩反倾区采煤地表移动变形规律69-87
• 5.1 21031工作面地表变形规律69-75
• 5.1.1 角量参数的求取69-74
• 5.1.2 地表移动预计参数的求取74-75
• 5.2 25001工作面地表移动规律75-82
• 5.2.1 角量参数的求取75-79
• 5.2.2 动态参数的求取79-82
• 5.3 地表裂缝特征研究82-85
• 5.3.1 地表裂缝实测分析82-83
• 5.3.2 地表裂缝特征分析83-84
• 5.3.3 地表裂缝与周期来压的关系分析84-85
• 5.4 本章小结85-87
• 6 结论与展望87-89
• 6.1 结论87-88
• 6.2 展望88-89
• 参考文献89-93
• 作者简历93-95
• 学位论文数据集95

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