【摘要】：隧道等基礎設施的建設在某些地區(qū)不得不經(jīng)過煤層上方乃至穿越煤層。煤層的開采對設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)條件復雜、采煤方法獨特,更決定了其開采對地表及上方構筑物影響的復雜性。所以,急傾斜煤層開采引起的巖層破壞及地表移動與水平煤層有著顯著的不同。盡管以往對其在理論研究和實踐方面積累了寶貴的經(jīng)驗,但尚未形成較成熟的理論體系,尤其是預測急傾斜煤層開采對隧道移動變形影響方面。因此,開展急傾斜煤層開采頂板巖層破壞機理及隧道下沉值計算的研究,具有重要的理論指導意義和工程實用價值。本文針對急傾斜煤層開采復雜的地質(zhì)條件及頂板受力變形特征,通過建立頂板巖層力學模型,對急傾斜煤層開采頂板巖層破壞及移動機制進行了研究。同時,根據(jù)隧道覆存及受力特征,構建了隧道下伏急傾斜煤層開采下沉計算模型,通過理論分析結(jié)合有限元數(shù)值模擬方法,對隧道下沉值進行了預測,主要研究內(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)構造特征及開采方式,重點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,建立巖梁力學模型。同時,利用力學理論、能量理論,研究了頂板巖層的彎曲、滑動等問題,得出了急傾斜煤層開采頂板巖層的撓曲線方程和滑動距離方程。(2)在急傾斜煤層開采特點的基礎上,構建了急傾斜煤層頂板巖層移動模型,從而進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,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,一方面分析了隧道上覆山體壓力對隧道下沉的影響;另一方面研究了下伏急傾斜煤層開采對隧道下沉的影響。從而計算隧道的總下沉值。(4)根據(jù)某隧道實際情況,建立近似計算模型,通過理論分析及數(shù)值模擬預測了隧道由于急傾斜煤層開采引起的最大下沉值。
【學位授予單位】：煤炭科學研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U456.3;TD327

【參考文獻】

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本文編號：2643673