在我國西北地區(qū),有大量的淺埋煤層,其典型的賦存特征是埋藏淺、基巖薄、上覆厚松散沙層。長壁開采實踐表明,頂板關(guān)鍵層破斷后不易形成自身穩(wěn)定結(jié)構(gòu),且其破斷后的運動直接波及地表。淺埋煤層采場礦壓顯現(xiàn)劇烈,對礦井的安全開采帶來了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。因此,對淺埋煤層頂板關(guān)鍵層災(zāi)害機(jī)理的研究具有重要的意義。根據(jù)緩傾斜淺埋煤層頂板關(guān)鍵層的賦存特點和長壁開采頂板關(guān)鍵層的斷裂下沉特征,應(yīng)用初始后屈曲理論和突變理論探討了初次來壓時頂板關(guān)鍵層的后屈曲性態(tài)和非穩(wěn)定性態(tài),確定了緩傾斜頂板關(guān)鍵層的臨界載荷,得到了緩傾斜頂板關(guān)鍵層的破斷步距和斷裂下沉的計算公式,求出了頂板破斷后的斷裂下沉量和回轉(zhuǎn)角,建立了緩傾斜煤層頂板關(guān)鍵層臺階下沉和回轉(zhuǎn)失穩(wěn)的判據(jù),確定了有無支護(hù)時頂板的臺階下沉量�；诘乇硐鲁令A(yù)測研究的邊值提法,對緩傾斜煤層開采時由于頂板關(guān)鍵層破斷引起的地表沉陷規(guī)律進(jìn)行了探討,給出了緩斜煤層采空區(qū)上覆巖土層任一點的位移和地表下沉的計算公式,確定了地表沉陷的范圍。論文最后以神東礦區(qū)大柳塔C202和1203工作面為工程實例,進(jìn)行了工程驗證分析。研究結(jié)果表明,應(yīng)用初始后屈曲理論可以揭示緩傾斜淺埋煤層頂板關(guān)鍵層分岔點平衡構(gòu)形和屈曲后平衡路徑的穩(wěn)定性;煤層賦存條件、巖層傾角、巖體材料及結(jié)構(gòu)截面的幾何尺寸都會影響分岔點平衡路徑的穩(wěn)定性;頂板從破斷至斷裂下沉其平衡路徑不穩(wěn)定;頂板破斷后巖塊處于非平衡狀態(tài),巖塊的臺階下沉與回轉(zhuǎn)失穩(wěn)必居其一;臺階下沉是由單一巖塊逆向回轉(zhuǎn)引起的,臺階下沉與斷裂下沉之間存在著確定的關(guān)系;回轉(zhuǎn)失穩(wěn)是由兩巖塊相向回轉(zhuǎn)形成的,結(jié)構(gòu)呈瞬變體系是回轉(zhuǎn)失穩(wěn)的充分條件;地表沉陷的變形特征及地表的最大下沉量,不僅與煤層上方巖層及表土層的厚度、巖性、傾角等賦存條件有關(guān),還與破斷后巖塊的移動曲線有關(guān),并且后者影響的程度更大。綜合應(yīng)用初始后屈曲理論和突變理論,可根據(jù)頂板結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征、巖體材料以及上覆厚松散沙層等賦存狀況,確定長壁工作面初次來壓期間緩傾斜頂板關(guān)鍵層可能出現(xiàn)的災(zāi)害形式。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD327.2
【部分圖文】：

圖 2.1 淺埋煤層覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)分類厚單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu).2(a)為厚硬單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)的示意圖，從圖中可知該關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)只有且和煤層之間僅隔一層薄質(zhì)巖層，與其它關(guān)鍵層相比厚度和強(qiáng)度都單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)厚度很大，當(dāng)其破斷時會出現(xiàn)劇烈的礦壓顯現(xiàn)，不僅

9圖 2.2 淺埋煤層覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)硬厚單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)在 4 類頂板關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)中并不常見，國內(nèi)在山西大同礦區(qū)的淺埋煤層中有此種關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)，國外在印度的一些淺埋煤層中也有存在。圖 2.3 為山西大同礦區(qū)馬脊梁礦區(qū) 38354 工作面煤層覆巖關(guān)鍵層位置的判別結(jié)果，根據(jù)圖 2.3 可知，2#

9圖 2.2 淺埋煤層覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)硬厚單一關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)在 4 類頂板關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)中并不常見，國內(nèi)在山西大同礦區(qū)的淺埋煤層中有此種關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)，國外在印度的一些淺埋煤層中也有存在。圖 2.3 為山西大同礦區(qū)馬脊梁礦區(qū) 38354 工作面煤層覆巖關(guān)鍵層位置的判別結(jié)果，根據(jù)圖 2.3 可知，2#
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2851082