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厚湿陷性黄土层下综放开采地表移动规律研究

作　者: 黄成飞
导　师: 郭文兵
学　校: 河南理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 厚湿陷性黄土层综放开采地表移动规律地表裂缝开采沉陷
分类号: TD325
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 119次
引　用: 2次
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内容摘要

地下煤炭资源的开采使矿区的生态环境、建(构)筑物遭到破坏。研究开采引起的岩层与地表移动规律对地表沉陷的准确预测及控制、“三下”压煤的安全回采以及减轻采动损害具有重要意义。赵家寨煤矿地表为厚湿陷性黄土层。本文以赵家寨煤矿首采工作面为研究对象,通过建立地表移动观测站,对厚湿陷性黄土层下综放开采引起的地表沉陷进行了现场实测。根据观测站资料,分析了厚湿陷黄土层下开采动态地表移动特征及相关参数,研究了地表裂缝特征,提出了超前裂缝角,超前裂缝距及超前裂缝群的概念,并给出了相应值的大小;结合特征点理论分析及最小二乘法曲线拟合计算得出并分析了概率积分法预计参数;同时,分析了厚湿陷性黄土层下综放开采地表裂缝特征与工作面老顶周期来压的关系。研究表明:厚湿陷性黄土层下开采具有地表移动剧烈、地表下沉速度大、下沉系数偏大、水平移动系数偏大、地表破坏严重,起动距偏小等特点,并发现了地表台阶裂缝的发育与老顶的周期性断裂有关。在现场观测研究的基础上,以赵家寨煤矿的地质采矿条件为原型,采用UDEC数值模拟软件建立了数值模拟模型,研究了开采厚度、开采深度对厚湿陷性黄土层下开采地表移动变形的影响规律,并分析了厚湿陷性黄土层开采条件下岩层及地表移动规律与非湿陷性黄土层下开采的异同点。本文的研究成果对赵家寨矿区厚湿陷性黄土层下开采及类似矿区的地表沉陷预测及控制、“三下”采煤、保护煤柱留设等具有一定的理论价值和指导意义。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
1 引言  11-23
  1.1 选题的背景和意义  11-13
    1.1.1 选题的背景  11-12
    1.1.2 选题的意义  12-13
  1.2 国内外研究历史及现状  13-19
    1.2.1 开采沉陷国外研究历史及现状  13-14
    1.2.2 开采沉陷国内研究历史及现状  14-15
    1.2.3 厚松散层下开采研究现状及进展  15-17
    1.2.4 黄土湿陷性及其采动损害研究现状及进展  17-19
  1.3 目前存在的问题  19-20
  1.4 论文研究的内容和方法  20-23
    1.4.1 本文研究内容  20-21
    1.4.2 本文研究方法  21
    1.4.3 本文突出点  21-22
    1.4.4 技术路线  22-23
2 赵家寨井田与观测站概况  23-33
  2.1 位置与交通及自然地理概况  23
    2.1.1 位置与交通  23
    2.1.2 自然地理概况  23
  2.2 赵家寨井田地质概况  23-27
    2.2.1 地层及地质构造  23-24
    2.2.2 水文地质概况  24-25
    2.2.3 开采煤层及顶底板特性  25-27
    2.2.4 其它开采技术条件  27
  2.3 地表移动观测站概况及观测工作  27-31
    2.3.1 地表移动观测站概况  27-30
    2.3.2 现场观测情况  30-31
  2.4 本章小结  31-33
3 厚湿陷性黄土层下综放开采地表移动变形规律研究  33-59
  3.1 地表移动和变形特征分析  33-42
    3.1.1 地表下沉特征分析  33-36
    3.1.2 倾斜和曲率分析  36-39
    3.1.3 水平移动和变形特征分析  39-42
  3.2 地表移动角值参数的变化规律  42-43
    3.2.1 地表移动角量参数  42-43
    3.2.2 地表移动角量参数变化规律  43
  3.3 地表动态移动特征及参数分析  43-46
    3.3.1 起动距  43-44
    3.3.2 超前影响距及影响角  44
    3.3.3 工作面推进过程中地表下沉速度  44-46
    3.3.4 地表移动持续时间  46
  3.4 地表移动预计参数的变化规律  46-58
    3.4.1 地表移动变形预计参数求取方法  47-48
    3.4.2 利用特征点及经验公式求取预计参数  48
    3.4.3 利用曲线拟合法求取预计参数  48-53
    3.4.4 概率积分法预计参数的确定  53
    3.4.5 概率积分法预计参数变化规律  53-55
    3.4.6 概率积分法预计参数检验  55
    3.4.7 地表移动盆地内任意点移动和变形预计分析  55-58
  3.5 本章小结  58-59
4 厚湿陷性黄土层综放开采地表裂缝特征研究  59-65
  4.1 实测地表裂缝特征分析  59-61
    4.1.1 地表裂缝实测分析  59-60
    4.1.2 地表裂缝特征分析  60-61
  4.2 裂缝角与超前裂缝角  61-62
  4.3 地表台阶裂缝与周期来压的关系分析  62-63
  4.4 本章小结  63-65
5 厚湿陷性黄土层综放开采岩层移动规律数值模拟研究  65-93
  5.1 UDEC 软件概述  65
  5.2 数值模拟模型的建立  65-68
    5.2.1 数值模型范围的确定  65-66
    5.2.2 边界条件及初始应力场的确定  66
    5.2.3 岩体及节理力学参数的确定  66-67
    5.2.4 模型准则的选取  67-68
  5.3 厚湿陷性黄土层下开采岩层与地表移动规律  68-84
    5.3.1 覆岩垂直应力分布规律  68-70
    5.3.2 覆岩垂直位移分布规律  70-80
    5.3.3 地表沉陷规律  80-83
    5.3.4 数值模拟值与实测值对比分析  83-84
  5.4 地质采矿因素对厚湿陷性黄土层下开采地表移动规律的影响  84-89
    5.4.1 开采厚度对地表移动的影响规律  84-87
    5.4.2 开采深度对地表移动的影响规律  87-89
  5.5 本章小结  89-93
6 结论与展望  93-97
  6.1 主要结论  93-95
  6.2 展望  95-97
参考文献  97-101
作者简历  101-102
学位论文数据集  102

厚湿陷性黄土层下综放开采地表移动规律研究

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