目前關(guān)于采場上覆巖層移動規(guī)律的研究主要側(cè)重在兩方面:一方面是影響采場礦壓顯現(xiàn)的近場頂板巖層的破斷運(yùn)動特征,另一方面是上方地表的移動變形規(guī)律。以往的研究中多是針對兩種現(xiàn)象單獨(dú)進(jìn)行研究,而將兩者相結(jié)合展開研究的則較少,特厚煤層綜放開采因其開采尺度大、強(qiáng)度高,覆巖垮裂帶高度大幅增加,將引起更高更大范圍內(nèi)的巖層結(jié)構(gòu)運(yùn)動參與影響采場礦壓,使得采場礦壓顯現(xiàn)與地表變形兩者密切相關(guān),因此極有必要將兩者結(jié)合起來進(jìn)行研究,探索實現(xiàn)“采場礦壓—巖層移動—地表沉陷”的有機(jī)統(tǒng)一。本文以大同礦區(qū)堅硬頂板條件下蘆子溝煤礦3108工作面為工程背景,開展了特厚煤層綜放開采礦壓顯現(xiàn)與地表變形時空關(guān)系的相關(guān)研究。首先應(yīng)用KJ21煤礦頂板災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng),對3108工作面支架工作阻力進(jìn)行在線監(jiān)測與分析,得到特厚煤層綜放采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律;應(yīng)用CORS系統(tǒng)對地表變形進(jìn)行了動態(tài)監(jiān)測,得到特厚煤層綜放開采地表移動變形規(guī)律;將現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)相結(jié)合分析得到了礦壓顯現(xiàn)與地表變形對應(yīng)的時空關(guān)系。其次運(yùn)用相似模擬試驗和3DEC數(shù)值模擬研究了特厚煤層綜放開采大空間采場覆巖結(jié)構(gòu)動態(tài)演化規(guī)律,進(jìn)一步分析得到了礦壓顯現(xiàn)與地表變形關(guān)系的演化過程。然后提出了巖...

【文章頁數(shù)】：197 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 特厚煤層綜放開采技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 綜放開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究現(xiàn)狀
        1.2.3 綜放采場上覆巖層結(jié)構(gòu)特征研究現(xiàn)狀
        1.2.4 地表移動變形規(guī)律研究現(xiàn)狀
    1.3 需進(jìn)一步研究的問題
    1.4 研究內(nèi)容與方法
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 研究方法與技術(shù)路線
第2章 特厚煤層綜放采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究
    2.1 蘆子溝煤礦3108 工作面概況
    2.2 煤巖體物理力學(xué)參數(shù)測試
    2.3 3108 工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析
    2.4 特厚煤層綜放采場強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)機(jī)理簡析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 特厚煤層綜放開采地表移動變形規(guī)律研究
    3.1 3108 工作面地表移動觀測
        3.1.1 地表移動觀測方法選擇
        3.1.2 地表移動觀測站設(shè)計
        3.1.3 地表移動觀測間隔
    3.2 地表移動變形特征分析
        3.2.1 地表移動變形曲線分析
        3.2.2 地表移動角量參數(shù)求取
        3.2.3 概率積分法預(yù)計參數(shù)
    3.3 采動過程中地表移動變形規(guī)律分析
        3.3.1 地表沿走向方向動態(tài)變形規(guī)律
        3.3.2 地表沿傾向方向動態(tài)變形規(guī)律
    3.4 地表采動裂縫分布發(fā)育規(guī)律
        3.4.1 地表裂縫發(fā)育規(guī)律分析
        3.4.2 地表裂縫形成機(jī)理簡析
    3.5 本章小節(jié)
第4章 特厚煤層綜放開采礦壓顯現(xiàn)與地表變形時空關(guān)系分析
    4.1 3108 工作面礦壓顯現(xiàn)與地表變形時空關(guān)系分析
        4.1.1 礦壓顯現(xiàn)與地表裂縫關(guān)系
        4.1.2 礦壓顯現(xiàn)與地表下沉速度關(guān)系
    4.2 特厚煤層綜放采場覆巖結(jié)構(gòu)動態(tài)演化規(guī)律的物理模擬研究
        4.2.1 相似模擬試驗設(shè)計
        4.2.2 特厚煤層綜放采場覆巖結(jié)構(gòu)動態(tài)演化規(guī)律研究
        4.2.3 采厚對覆巖活動規(guī)律影響研究
    4.3 特厚煤層開采礦壓顯現(xiàn)與地表變形關(guān)系的數(shù)值模擬研究
        4.3.1 數(shù)值模型的建立
        4.3.2 采場礦壓顯現(xiàn)與地表變形關(guān)系的演化過程
        4.3.3 采場礦壓顯現(xiàn)與地表變形關(guān)系的采厚效應(yīng)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 采場強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)與地表變形時空關(guān)系形成機(jī)理分析
    5.1 裂縫帶主控層假說
    5.2 裂縫帶主控層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破斷規(guī)律分析
        5.2.1 裂縫帶主控層結(jié)構(gòu)破斷規(guī)律分析
        5.2.2 裂縫帶主控層結(jié)構(gòu)斷裂后穩(wěn)定性分析
        5.2.3 特厚煤層綜放采場大空間覆巖結(jié)構(gòu)特征
    5.3 裂縫帶主控層結(jié)構(gòu)對采場強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)的影響機(jī)理
        5.3.1 扇形斷塊結(jié)構(gòu)對工作面礦壓顯現(xiàn)的影響
        5.3.2 梯形斷塊結(jié)構(gòu)對臨空巷道礦壓顯現(xiàn)的影響
    5.4 裂縫帶主控層結(jié)構(gòu)對地表變形的作用機(jī)制
        5.4.1 梯形斷塊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其響應(yīng)分析
        5.4.2 覆巖運(yùn)動對地表變形的作用機(jī)制
    5.5 本章小結(jié)
第6章 現(xiàn)場工程應(yīng)用
    6.1 基于采場周期來壓的地表動態(tài)下沉預(yù)計
        6.1.1 常用描述地表動態(tài)下沉的時間函數(shù)
        6.1.2 修正的函數(shù)模型建立
        6.1.3 函數(shù)模型的驗證
        6.1.4 工程實際意義簡析
    6.2 采場強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)協(xié)同弱化控制技術(shù)及應(yīng)用
        6.2.1 5403 工作面基本概況
        6.2.2 遠(yuǎn)近場協(xié)同弱化控制技術(shù)
        6.2.3 礦壓顯現(xiàn)控制效果分析
    6.3 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)及展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 不足及展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：3800616