【摘要】：隧道等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)在某些地區(qū)不得不經(jīng)過煤層上方乃至穿越煤層。煤層的開采對(duì)設(shè)施的安全造成了一定的影響。而急傾斜煤層傾角較大、地質(zhì)條件復(fù)雜、采煤方法獨(dú)特,更決定了其開采對(duì)地表及上方構(gòu)筑物影響的復(fù)雜性。所以,急傾斜煤層開采引起的巖層破壞及地表移動(dòng)與水平煤層有著顯著的不同。盡管以往對(duì)其在理論研究和實(shí)踐方面積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn),但尚未形成較成熟的理論體系,尤其是預(yù)測(cè)急傾斜煤層開采對(duì)隧道移動(dòng)變形影響方面。因此,開展急傾斜煤層開采頂板巖層破壞機(jī)理及隧道下沉值計(jì)算的研究,具有重要的理論指導(dǎo)意義和工程實(shí)用價(jià)值。本文針對(duì)急傾斜煤層開采復(fù)雜的地質(zhì)條件及頂板受力變形特征,通過建立頂板巖層力學(xué)模型,對(duì)急傾斜煤層開采頂板巖層破壞及移動(dòng)機(jī)制進(jìn)行了研究。同時(shí),根據(jù)隧道覆存及受力特征,構(gòu)建了隧道下伏急傾斜煤層開采下沉計(jì)算模型,通過理論分析結(jié)合有限元數(shù)值模擬方法,對(duì)隧道下沉值進(jìn)行了預(yù)測(cè),主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)從描述近水平及緩傾斜煤層開采巖層的變形與破壞入手,通過概述急傾斜煤層的地質(zhì)構(gòu)造特征及開采方式,重點(diǎn)分析了急傾斜煤層開采頂板巖層的受力、變形和破壞規(guī)律。建立了急傾斜煤層頂板受力模型,把采空區(qū)頂板巖層視為具有一定支撐形式的梁,則梁受到橫向力及軸向力的共同作用,建立巖梁力學(xué)模型。同時(shí),利用力學(xué)理論、能量理論,研究了頂板巖層的彎曲、滑動(dòng)等問題,得出了急傾斜煤層開采頂板巖層的撓曲線方程和滑動(dòng)距離方程。(2)在急傾斜煤層開采特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了急傾斜煤層頂板巖層移動(dòng)模型,從而進(jìn)一步研究了急傾斜煤層頂板彎曲破壞規(guī)律。討論了急傾斜煤層開采頂板巖層的滑動(dòng),得出極限條件下巖層發(fā)生拉伸破壞的最小跨度及巖層破壞的最大范圍。(3)根據(jù)隧道的賦存特點(diǎn),一方面分析了隧道上覆山體壓力對(duì)隧道下沉的影響;另一方面研究了下伏急傾斜煤層開采對(duì)隧道下沉的影響。從而計(jì)算隧道的總下沉值。(4)根據(jù)某隧道實(shí)際情況,建立近似計(jì)算模型,通過理論分析及數(shù)值模擬預(yù)測(cè)了隧道由于急傾斜煤層開采引起的最大下沉值。
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U456.3;TD327

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2643673