【摘要】：固體矸石充填體的壓實(shí)變形直接影響煤礦采空區(qū)上覆巖層位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。研究矸石充填體的壓實(shí)力學(xué)特性、探討矸石充填體的蠕變變形機(jī)理、分析矸石充填開(kāi)采過(guò)程中采場(chǎng)位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的演化規(guī)律是采空區(qū)上方地表建筑物和構(gòu)筑物安全評(píng)估的基礎(chǔ)性研究課題,對(duì)實(shí)現(xiàn)“三下”安全采煤具有重要的理論價(jià)值和工程意義。本文綜合運(yùn)用室內(nèi)試驗(yàn)、理論研究及數(shù)值模擬等方法,系統(tǒng)地研究了矸石充填開(kāi)采對(duì)覆巖移動(dòng)變形規(guī)律的影響。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)得到了矸石充填體的壓實(shí)性能和蠕變性能,構(gòu)建了矸石充填體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系;運(yùn)用Winkler地基梁理論分析了采空區(qū)頂板的彎曲變形規(guī)律;通過(guò)數(shù)值模擬分析了采空區(qū)位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分布與變化規(guī)律。通過(guò)研究得到主要成果:(1)通過(guò)矸石充填體的側(cè)限壓實(shí)試驗(yàn),分析了顆粒級(jí)配(Talbot指數(shù))、材料配比(水灰質(zhì)量比)對(duì)矸石充填體壓縮模量、孔隙率、壓實(shí)度和碎脹系數(shù)的影響規(guī)律,并構(gòu)建了一種側(cè)限矸石充填體本構(gòu)模型。(2)通過(guò)矸石充填體的壓實(shí)蠕變?cè)囼?yàn),得到了矸石充填體軸向應(yīng)變和孔隙率隨時(shí)間變化的關(guān)系,構(gòu)建了非線性黏彈塑性蠕變模型,并分析了顆粒級(jí)配(Talbot指數(shù))對(duì)蠕變參量的影響。(3)分析了傳統(tǒng)垮落法開(kāi)采和充填開(kāi)采中覆巖移動(dòng)特征,基于彈性地基梁理論建立了一種矸石充填開(kāi)采覆巖移動(dòng)力學(xué)模型,進(jìn)而得到煤層區(qū)和充填區(qū)對(duì)頂板支撐應(yīng)力的表達(dá)式。(4)利用數(shù)值模擬軟件FLAC~(3D)結(jié)合采場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)參數(shù)建立礦區(qū)三維模型。根據(jù)矸石壓實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù),利用FLAC~(3D)內(nèi)置的FISH語(yǔ)言,編制出矸石充填體非線性壓實(shí)本構(gòu)關(guān)系的代碼,計(jì)算覆巖的位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。分析了顆粒級(jí)配(Talbot指數(shù))、充填率和材料配比(水灰質(zhì)量比)對(duì)覆巖變形的影響,得到了一種矸石充填開(kāi)采最優(yōu)級(jí)配方案。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD823.7
【圖文】：

1 緒論響，分析了條帶矸石充填開(kāi)采的穩(wěn)定性。李強(qiáng)[98]利用粘彈性模型對(duì)矸石充填開(kāi)采下覆巖變形的機(jī)理展開(kāi)研究。郭忠平[99]通過(guò)理論分析得到矸石充填體的優(yōu)化參數(shù)，同時(shí)建立充填體-頂板耦合力學(xué)模型對(duì)充填體的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。錢鳴高[100]提出了關(guān)鍵層理論，給出了關(guān)鍵層剛度和強(qiáng)度的滿足條件。許家林[101]基于關(guān)鍵層理論，編制出關(guān)鍵層位置的判別軟件，給出了關(guān)鍵層位置的具體判別方法�？妳f(xié)興、茅獻(xiàn)彪、陳榮華等[102-104]基于關(guān)鍵層理論，分析了單一關(guān)鍵層、復(fù)合關(guān)鍵層的破斷規(guī)律。許家林[105]通過(guò)數(shù)值模擬研究分析了關(guān)鍵層移動(dòng)對(duì)覆巖和地表的影響規(guī)律。關(guān)鍵層破斷后將以砌體梁形式承載，砌體梁的 S-R[106]穩(wěn)定性對(duì)采場(chǎng)礦壓控制至關(guān)重要。Mez 和 Schauenburg[107-110]通過(guò)試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，分析了不同材料配比下矸石充填開(kāi)采對(duì)覆巖移動(dòng)變形規(guī)律的影響。對(duì)于綜合機(jī)械化矸石充填開(kāi)采上覆巖層移動(dòng)變形的預(yù)測(cè)，繆協(xié)興和郭廣禮[111-112]提出了等價(jià)采高的思想，基于等價(jià)采高原理（如圖 1-1），結(jié)合傳統(tǒng)的巖層移動(dòng)變形分析方法，研究了地表沉陷和覆巖破壞問(wèn)題。

n 對(duì) a1、 a2、 a3、b1和 b2的影響可用線1222321222 a Qa Qa Qb Qb Q（2-16）同構(gòu)成了側(cè)限矸石充填體的本構(gòu)模型。ment and Methods）壓實(shí)裝置內(nèi)徑為 100mm，裝料高度約為理。壓實(shí)裝置由壓料桿、壓料桶、底座示。試驗(yàn)所采用的加載設(shè)備為 TAW-2000載力為2000kN，測(cè)控范圍為0~250mm，

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2727105