本文關(guān)鍵詞：淺埋藏近水平特厚煤層采動(dòng)覆巖及地表移動(dòng)規(guī)律研究

  更多相關(guān)文章： 特厚煤層 重復(fù)采動(dòng) 動(dòng)態(tài)與靜態(tài)移動(dòng)變形 分形幾何分析 裂隙發(fā)育特征

【摘要】：開(kāi)采沉陷是礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的直接根源。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)開(kāi)采沉陷的機(jī)理、監(jiān)測(cè)、預(yù)計(jì)等做了大量的研究工作,而對(duì)于采空區(qū)上覆巖體的不連續(xù)性和可變性方面的探究較少。針對(duì)這一問(wèn)題,本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(項(xiàng)目號(hào):41172289)與中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(項(xiàng)目號(hào):2652015125),以山西省朔州市安家?guī)X1號(hào)地下礦為工程實(shí)例,采用相似模擬與數(shù)值模擬相結(jié)合的手段,研究淺埋藏近水平特厚煤層初采與重復(fù)采動(dòng)條件下覆巖及地表的移動(dòng)變形規(guī)律,主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:1.通過(guò)相似模擬試驗(yàn),分析總結(jié)了淺埋藏近水平特厚煤層在初采及重復(fù)采動(dòng)條件下,沿煤層走向及傾向方向覆巖與地表隨工作面推進(jìn)的動(dòng)態(tài)移動(dòng)規(guī)律,以及開(kāi)采結(jié)束后,地表隨時(shí)間的靜態(tài)移動(dòng)變形規(guī)律。結(jié)果表明:淺埋藏煤層上覆巖層的下沉系數(shù)隨著巖層埋深的增加而增大,且覆巖的下沉系數(shù)在重復(fù)采動(dòng)作用影響下會(huì)增大;重復(fù)采動(dòng)作用雖然加劇了地表的移動(dòng)與變形,但在一定程度上縮短了采空區(qū)中部地表達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間;開(kāi)采結(jié)束后,地表達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的空間位置順序先后為:采空區(qū)中部地表→停采線一側(cè)地表→開(kāi)切眼一側(cè)地表。2.基于相似材料模擬試驗(yàn),對(duì)關(guān)鍵層下離層率隨工作面推進(jìn)距離的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。認(rèn)為在初采條件下,巖體先后受自重作用與側(cè)向擠壓力作用,導(dǎo)致開(kāi)切眼處離層裂隙的重復(fù)擴(kuò)張與閉合,通過(guò)上覆巖體垮落范圍內(nèi)的測(cè)點(diǎn)有沿與推進(jìn)方向相反的微小水平移動(dòng)也驗(yàn)證了這一推論。3.基于分形幾何理論,研究了巖層裂隙分形維數(shù)隨工作面推進(jìn)距離的變化曲線,以及重復(fù)采動(dòng)作用對(duì)分形維數(shù)值的影響。通過(guò)分析得出在工作面推進(jìn)距離相同的情況下,“三帶”分形維數(shù)大小為裂隙帶垮落帶彎曲帶;重復(fù)采動(dòng)加強(qiáng)了巖體采動(dòng)裂隙的閉合壓實(shí)程度,加劇了巖體結(jié)構(gòu)的破壞,使得“三帶”的分形維數(shù)值會(huì)有顯著增大。4.運(yùn)用相似模擬、經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)值計(jì)算方法對(duì)開(kāi)采引起上覆巖體垂直分帶的界限和特征進(jìn)行了預(yù)測(cè)研究,對(duì)比三種方法的結(jié)果論證了相似試驗(yàn)的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：特厚煤層 重復(fù)采動(dòng) 動(dòng)態(tài)與靜態(tài)移動(dòng)變形 分形幾何分析 裂隙發(fā)育特征
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD325
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-24
• 1.1 選題及背景意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-21
• 1.2.1 采場(chǎng)上覆巖層結(jié)構(gòu)特征及移動(dòng)規(guī)律研究12-16
• 1.2.2 采場(chǎng)上覆巖層采動(dòng)裂隙演化規(guī)律研究16-17
• 1.2.3 地表移動(dòng)變形規(guī)律研究17-21
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容21
• 1.4 研究方法與技術(shù)路線21-22
• 1.4.1 研究方法21-22
• 1.4.2 技術(shù)路線22
• 1.5 論文創(chuàng)新點(diǎn)22-24
• 第2章 研究區(qū)概況24-33
• 2.1 地理位置24-25
• 2.2 氣象25
• 2.3 地形地貌25
• 2.4 地層25-27
• 2.5 構(gòu)造27-29
• 2.6 水文地質(zhì)特征29-31
• 2.6.1 含水巖系29-30
• 2.6.2 隔水層組30
• 2.6.3 構(gòu)造的水文地質(zhì)特征30
• 2.6.4 地下水補(bǔ)、徑、排特征30-31
• 2.7 煤層31-33
• 第3章 覆巖內(nèi)部及地表移動(dòng)規(guī)律的物理模擬試驗(yàn)33-71
• 3.1 相似理論概述33-36
• 3.2 相似模擬試驗(yàn)?zāi)康?/span>36
• 3.3 試驗(yàn)采區(qū)煤層賦存狀況及地質(zhì)條件36-38
• 3.4 相似材料模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)38-47
• 3.4.1 模型的建立38-41
• 3.4.2 模擬試驗(yàn)的各巖層物理學(xué)參數(shù)的計(jì)算41-42
• 3.4.3 試驗(yàn)材料的配比及制備42-43
• 3.4.4 模型材料用量計(jì)算43-46
• 3.4.5 試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱?/span>46
• 3.4.6 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)及觀測(cè)方法46-47
• 3.5 測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的處理與分析47-69
• 3.5.1 計(jì)算原理47-50
• 3.5.2 觀測(cè)結(jié)果分析50-69
• 3.6 本章小結(jié)69-71
• 第4章 上覆巖體采動(dòng)裂隙的動(dòng)態(tài)發(fā)育規(guī)律與分形幾何分析71-83
• 4.1 上覆巖體采動(dòng)裂隙的動(dòng)態(tài)發(fā)育規(guī)律71-74
• 4.1.1 離層裂隙的發(fā)育規(guī)律71-73
• 4.1.2 豎向破斷裂隙的發(fā)育73-74
• 4.2 上覆巖體采動(dòng)裂隙的分形幾何特征74-82
• 4.2.1 分形幾何學(xué)概述74-76
• 4.2.2 采動(dòng)巖體分形裂隙網(wǎng)絡(luò)的演化規(guī)律76-80
• 4.2.3 巖體特性與采動(dòng)裂隙分形的相關(guān)規(guī)律80-82
• 4.3 本章小結(jié)82-83
• 第5章 地表移動(dòng)規(guī)律數(shù)值模擬研究83-110
• 5.1 計(jì)算方法83-98
• 5.1.1 計(jì)算模型83-84
• 5.1.2 計(jì)算參數(shù)的選取84
• 5.1.3 開(kāi)挖過(guò)程模擬84-85
• 5.1.4 計(jì)算結(jié)果及分析85-98
• 5.2 上覆巖層變形破壞的垂直分帶特征98-99
• 5.3 采區(qū)覆巖“兩帶”發(fā)育高度計(jì)算99-103
• 5.3.1 利用《三下規(guī)程》經(jīng)驗(yàn)公式確定“兩帶”發(fā)育高度99-100
• 5.3.2 數(shù)值模擬方法確定“兩帶”發(fā)育高度100-102
• 5.3.3 物理相似模擬試驗(yàn)確定“兩帶”高度102-103
• 5.4 地表裂縫發(fā)育特征103-105
• 5.5 4106工作面和4107工作面地表裂縫分布規(guī)律分析105-109
• 5.6 本章小結(jié)109-110
• 第6章 結(jié)論110-112
• 6.1 主要研究成果110-111
• 6.1.1 覆巖與地表移動(dòng)與變形規(guī)律相似模擬試驗(yàn)110
• 6.1.2 采動(dòng)巖體分形裂隙網(wǎng)絡(luò)的演化規(guī)律110
• 6.1.3 采場(chǎng)上覆巖體垂直分帶的界限和特征預(yù)測(cè)110-111
• 6.2 后續(xù)工作展望111-112
• 參考文獻(xiàn)112-118
• 致謝118-119
• 作者簡(jiǎn)介119-120

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 徐良驥;郭輝;朱楠;秦長(zhǎng)才;;建筑荷載作用下老采空區(qū)上方覆巖與地表殘余變形規(guī)律研究[J];測(cè)繪通報(bào);2015年05期

2 朱偉;滕永海;鄭志剛;;厚黃土下綜放高強(qiáng)度開(kāi)采地表沉陷與覆巖破壞實(shí)測(cè)[J];金屬礦山;2015年04期

3 郭從軍;南存全;王東;;近距離煤層覆巖移動(dòng)相似材料模擬[J];金屬礦山;2015年01期

4 朱廣軼;徐征慧;解陳;郭影;;老采空區(qū)地表殘余移動(dòng)變形影響函數(shù)研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2014年10期

5 李宏艷;王維華;齊慶新;張浪;;基于分形理論的采動(dòng)裂隙時(shí)空演化規(guī)律研究[J];煤炭學(xué)報(bào);2014年06期

6 劉曉菲;鄧喀中;范洪冬;王江濤;;D-InSAR監(jiān)測(cè)老采空區(qū)殘余變形的試驗(yàn)[J];煤炭學(xué)報(bào);2014年03期

7 顧偉;譚志祥;鄧喀中;;基于雙重介質(zhì)力學(xué)耦合相關(guān)的沉陷模型研究[J];采礦與安全工程學(xué)報(bào);2013年04期

8 張德強(qiáng);張進(jìn)德;白光宇;李兆鈞;李忠;田磊;;采煤塌陷區(qū)穩(wěn)定性分析研究[J];水文地質(zhì)工程地質(zhì);2012年05期

9 米麗倩;查劍鋒;王新;;老采空區(qū)殘余沉降的集合卡爾曼濾波預(yù)測(cè)[J];金屬礦山;2012年08期

10 朱廣軼;解陳;竇明;劉曉群;郭影;;老采區(qū)及地表殘余變形對(duì)建筑物的影響[J];沈陽(yáng)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李樹(shù)剛;林海飛;成連華;;采動(dòng)裂隙橢拋帶中瓦斯?jié)舛确植家?guī)律研究[A];中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)煤礦安全專業(yè)委員會(huì)2004年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王正帥;老采空區(qū)殘余沉降非線性預(yù)測(cè)理論及應(yīng)用研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2011年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 林海飛;采動(dòng)裂隙橢拋帶中瓦斯運(yùn)移規(guī)律及其應(yīng)用分析[D];西安科技大學(xué);2004年

，

本文編號(hào)：541972