【摘要】：地處陜蒙交界的神府東勝礦區(qū),地表被厚風(fēng)積沙所覆蓋。該地區(qū)煤炭資源豐富,煤層厚度大,埋藏淺,基巖薄,地質(zhì)條件簡單。目前在神東礦區(qū)已形成了高強(qiáng)度、高效率的地下開采模式。風(fēng)積沙區(qū)高強(qiáng)度開采引起覆巖破壞嚴(yán)重,地表移動(dòng)變形劇烈,覆巖破壞與地表變形呈現(xiàn)出特殊規(guī)律�；谏駯|礦區(qū)地質(zhì)采礦條件,通過對(duì)地表移動(dòng)變形實(shí)測資料分析,得到了風(fēng)積沙區(qū)高強(qiáng)度開采引起地表移動(dòng)變形的動(dòng)靜態(tài)角量參數(shù)和預(yù)測參數(shù),分析了各類參數(shù)呈現(xiàn)特殊規(guī)律的原因。從地表移動(dòng)變形與變形速度關(guān)系的角度,分析了高強(qiáng)度開采地表動(dòng)態(tài)變形的全過程�？偨Y(jié)了高強(qiáng)度開采地表非連續(xù)變形規(guī)律,地表裂縫總是呈“帶狀”形態(tài)以一定間距發(fā)生于工作面前方,而每兩條“帶狀”裂縫之間,又分布若干細(xì)小裂縫。當(dāng)工作面推進(jìn)過后,在風(fēng)積沙和應(yīng)力壓縮作用下,地表裂縫又呈現(xiàn)出逐漸閉合的特征。揭示了地表裂縫寬度與周期來壓之間的關(guān)系。在分析覆巖破壞類型及特征的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)了在淺埋深、風(fēng)積沙區(qū)高強(qiáng)度開采時(shí)覆巖存在“兩帶”破壞形式。構(gòu)建了符合高強(qiáng)度開采冒落帶、導(dǎo)水裂縫帶計(jì)算新公式,給出了較為符合高強(qiáng)度開采實(shí)際的“兩帶”高度。通過采用數(shù)值模擬手段,分析了風(fēng)積沙區(qū)高強(qiáng)度采動(dòng)覆巖應(yīng)力分布特征,揭示了采動(dòng)覆巖從彈性區(qū)到塑性區(qū)演化過程和覆巖變形機(jī)理。利用相似材料模擬實(shí)驗(yàn),分析了覆巖破壞與地表變形之間的關(guān)系,得到覆巖冒落帶、導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度�；陉P(guān)鍵層理論,揭示了開采覆巖結(jié)構(gòu)及其破斷機(jī)理,并進(jìn)行了實(shí)例分析。為淺埋深、厚風(fēng)積沙下煤層安全高效開采提供一定參考。
[Abstract]:Located at the junction of Shanxi and Mongolia Shenfu Dongsheng mining area, the surface is covered by thick aeolian sand. This area is rich in coal resources, large thickness of coal seam, shallow burial, thin bedrock and simple geological conditions. At present, high intensity and high efficiency underground mining mode has been formed in Shendong mining area. High intensity mining in aeolian sand area caused serious overburden damage and severe surface movement and deformation, which showed a special law of overburden failure and surface deformation. Based on the geological and mining conditions of Shendong mining area, the dynamic and static angular parameters and prediction parameters of surface movement and deformation caused by high intensity mining in aeolian sand area are obtained by analyzing the measured data of surface movement and deformation. The reasons for the special regularity of various parameters are analyzed. From the point of view of the relationship between surface movement deformation and deformation velocity, the whole process of ground dynamic deformation in high strength mining is analyzed. In this paper, the law of surface discontinuous deformation in high intensity mining is summarized. The surface cracks always take the form of "banding" and occur in a certain distance in front of the face, and between each two "banded" cracks, some small cracks are distributed. When the face is pushed forward, the surface cracks are gradually closed under the action of aeolian sand and stress compression. The relationship between surface crack width and periodic pressure is revealed. Based on the analysis of the failure types and characteristics of overburden rocks, it is found that there are "two zones" failure forms of overburden rocks in shallow buried depth and high intensity mining in aeolian sand area. A new formula for calculating high strength mining caving zone and water conduction fracture zone is constructed, and the "two zones" height which accords with the actual situation of high strength mining is given. By means of numerical simulation, the stress distribution characteristics of high strength mining overburden in aeolian sand area are analyzed, and the evolution process of mining overburden from elastic zone to plastic zone and the deformation mechanism of overburden are revealed. The relationship between overburden failure and surface deformation is analyzed by using similar material simulation experiments. The overburden caving zone and the height of water-conducting fracture zone are obtained. Based on the critical layer theory, the mining overburden structure and its fracture mechanism are revealed, and an example is analyzed. It provides a certain reference for the safe and efficient mining of coal seam under shallow buried depth and thick eolian sand.
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD325

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本文編號(hào)：2120946