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厚松散层下开采覆岩运动与地表移动规律研究-以淮南矿区顾北矿13121工作面为例

作　者: 王少华
导　师: 徐良骥
学　校: 安徽理工大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 厚松散层薄基岩覆岩运动地表移动变形相似材料模拟试验 FLAC3D数值模拟覆岩下沉一体化参数
分类号: TD325
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 28次
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内容摘要

地下煤层开采后,由于原始应力状态发生改变,上覆岩层和地表发生了移动与变形,这个物理力学的变化过程极为复杂。上覆岩层运动是本质,是地表移动变形的动力和机理；地表移动变形是表象,是上覆岩层运动传递到地表的移动变形现象,反应了上覆岩层运动的传递方式和移动状况。厚松散层薄基岩条件下覆岩运动和地表移动变形规律的研究,是特殊地质开采条件下的覆岩和地表移动变形的机理研究。研究该种地质条件下覆岩运动和地表移动变形的规律对矿区的生产和发展具有重要的现实意义。本论文以淮南矿区顾北矿13121工作面为例,通过设置地表移动观测站,对实测数据进行处理和分析,获得了厚松散层条薄基岩件下煤层开采地表移动与变形的概率积分法预计参数,对厚松散层薄基岩条件下地表移动与变形的特征和规律进行了分析和总结；并对地表移动变形的角值参数和动态参数特性进行了详细的分析；同时,以观测站资料求取的预计参数为依据对13121工作面进行概率积分法沉陷预计,通过对实测值与预计值的对比分析,结果比较吻合,能够满足类似13121工作面地质采矿条件下沉陷预计的需要。以13121工作面地质采矿资料为背景,进行了相似材料模拟试验研究,采用全站仪测量的方法对设置的测点进行了观测,并对观测结果进行了分析,构建了厚松散层薄基岩条件下开采覆岩内部运动随岩层水平位置不同的变化关系的一体化研究模型,分析了在采动过程中覆岩的运动、破坏状况,应力分布规律和“三带”发育情况。运用FLAC3D数值模拟的方法,对覆岩内部垂直应力和垂直位移的分布特征进行了分析研究；并利用数值模拟的数据,验证了覆岩内部下沉系数与岩层水平位置的函数关系,演绎了工作面在不同采动程度下厚松散层薄基岩条件下开采覆岩运动与地表移动破坏场的发育过程。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
Contents  11-14
1 绪论  14-20
  1.1 课题背景和研究意义  14-15
    1.1.1 课题背景  14
    1.1.2 研究意义  14-15
  1.2 国内外研究现状  15-17
    1.2.1 厚松散层条件下地表移动变形规律的研究  15-16
    1.2.2 覆岩运动与地表移动变形规律的研究  16-17
  1.3 论文的主要内容  17-18
  1.4 研究方法及技术路线  18-20
    1.4.1 研究方法  18-19
    1.4.2 技术路线  19-20
2 厚松散层薄基岩条件下开采地表移动变形规律研究  20-43
  2.1 研究区概况  20-22
    2.1.1 地理位置与工作面概述  20
    2.1.2 工作面地质及水文地质条件  20-22
  2.2 观测站的布设与观测  22-24
    2.2.1 观测站的设置  22-24
    2.2.2 地表移动站观测工作  24
  2.3 厚松散层薄基岩静态地表移动变形规律  24-30
    2.3.1 地表下沉分析  25-26
    2.3.2 倾斜和曲率分析  26-28
    2.3.3 水平移动和水平变形分析  28-30
  2.4 厚松散层薄基岩动态地表移动变形规律  30-35
    2.4.1 最大下沉角  31
    2.4.2 起动距  31-32
    2.4.3 超前影响角和超前影响距分析  32
    2.4.4 地表下沉速度和地表移动持续时间  32-34
    2.4.5 最大下沉速度滞后角和最大下沉速度滞后距  34-35
  2.5 厚松散层薄基岩地表移动预计参数的变化规律  35-39
    2.5.1 地表移动变形预计参数求取  35-38
    2.5.2 概率积分法预计参数变化规律  38-39
    2.5.3 概率积分法预计参数检验  39
  2.6 与其他地质条件下地表移动变形规律的异同  39-42
    2.6.1 厚基岩薄松散层条件下地表移动变形特征  39-40
    2.6.2 厚松散层厚基岩条件下地表移动变形特征  40
    2.6.3 厚松散层薄基岩条件下地表移动变形特征  40-42
  2.7 本章小结  42-43
3 覆岩内部运动规律的相似材料模拟试验研究  43-66
  3.1 试验原理与研究内容  43-44
    3.1.1 试验原理  43
    3.1.2 研究内容  43-44
  3.2 材料相似比和模型参数确定  44-50
    3.2.1 材料相似比的确定  44
    3.2.2 试验模型参数确定  44-45
    3.2.3 相似材料及配比  45-46
    3.2.4 模型铺设及测线布置  46-49
    3.2.5 全站仪测量理论  49-50
    3.2.6 模型的开采与观测  50
  3.3 模拟试验结果分析  50-64
    3.3.1 覆岩内部运动规律  50-52
    3.3.2 覆岩下沉一体化参数研究  52-56
    3.3.3 覆岩内部应力分布规律  56-62
    3.3.4 覆岩垮落破坏规律  62-64
  3.4 本章小结  64-66
4 覆岩运动及地表移动变形规律的数值模拟研究  66-79
  4.1 软件概述与研究内容  66-67
    4.1.1 FLAC3D概述  66-67
    4.1.2 研究内容  67
  4.2 数值模型的建立及参数选取  67-70
    4.2.1 模型的建立  67-68
    4.2.2 模型的参数选取  68-69
    4.2.3 模型的计算过程  69-70
  4.3 厚松散层薄基岩下开采覆岩运动与地表移动规律数值模拟分析  70-77
    4.3.1 覆岩下沉一体化参数研究  70-72
    4.3.2 覆岩垂直应力分布规律  72-73
    4.3.3 覆岩垂直位移分布规律  73-75
    4.3.4 不同开采程度下覆岩与地表破坏场特征分析  75-77
  4.4 本章小结  77-79
5 结论与展望  79-83
  5.1 结论  79-81
  5.2 创新点  81
  5.3 展望  81-83
参考文献  83-87
致谢  87-88
作者简介  88-89

厚松散层下开采覆岩运动与地表移动规律研究-以淮南矿区顾北矿13121工作面为例

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