急傾斜煤層的地下開(kāi)采易誘發(fā)采空區(qū)上覆巖層與地表發(fā)生劇烈變形破壞。前人對(duì)急傾斜單煤層開(kāi)采巖層與地表移動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究,但是,針對(duì)急傾斜多層煤開(kāi)采誘發(fā)巖移模式及機(jī)理研究仍不充分。因此,亟需研究急傾斜多煤層開(kāi)采誘發(fā)覆巖及地表的變形等力學(xué)行為發(fā)展演變規(guī)律。據(jù)此,本文結(jié)合力學(xué)分析法、相似材料物理模型試驗(yàn)法以及離散元數(shù)值模擬法,深入研究了急傾斜多煤層開(kāi)采誘發(fā)巖層移動(dòng)模式及機(jī)理,取得如下成果:(1)通過(guò)相似材料物理模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬分析,揭示了急傾斜多煤層開(kāi)采誘發(fā)巖層移動(dòng)規(guī)律。多層急傾斜煤層開(kāi)采初期,巖體破壞以頂板的小范圍垮落破壞為主;采空區(qū)頂板懸漏一定范圍后,煤層頂板方向的巖體發(fā)生擠入采空區(qū)的滑移破壞。在上下巖體垂向壓力和已經(jīng)垮落穩(wěn)定的破碎巖體的橫向力作用下,采空區(qū)之間巖柱發(fā)生類似多米諾效應(yīng)的二次復(fù)合垮塌。采空區(qū)上覆巖層的垮落在時(shí)間尺度上有一定的滯后性,此外,采空區(qū)覆巖中會(huì)出現(xiàn)狹窄空洞,空洞以非線性的運(yùn)動(dòng)軌跡在傾斜巖層中向上傳播,空洞的尺寸一般在逐漸減小,形態(tài)由離層逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱芽p。(2)提出了一種基于巖塊位移變異系數(shù)的受擾動(dòng)巖體分帶準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則基于離散元數(shù)值模擬結(jié)果,首先將急傾斜煤采空區(qū)受擾動(dòng)...

【文章頁(yè)數(shù)】：153 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 選題背景及選題意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
        1.2.1 急傾斜煤層開(kāi)采覆巖變形及地表移動(dòng)規(guī)律研究現(xiàn)狀
        1.2.2 急傾斜煤層開(kāi)采受擾動(dòng)巖體分帶研究現(xiàn)狀
        1.2.3 急傾斜煤層開(kāi)采誘發(fā)地表殘余變形研究現(xiàn)狀
        1.2.4 存在問(wèn)題
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.3.1 本文主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
        1.3.3 創(chuàng)新點(diǎn)
2 工程概況
    2.1 新集煤礦八里塘礦區(qū)概況
        2.1.1 自然地理?xiàng)l件
        2.1.2 八里塘礦區(qū)地層特征
        2.1.3 礦區(qū)構(gòu)造特征及采區(qū)劃分
    2.2 八里塘礦區(qū)東三采區(qū)煤層賦存特征及開(kāi)采方式
        2.2.1 煤層賦存特征
        2.2.2 煤層開(kāi)采方式
    2.3 八里塘礦區(qū)西一采區(qū)煤層賦存特征及開(kāi)采方式
        2.3.1 煤層賦存特征
        2.3.2 煤層開(kāi)采方式
    2.4 八里塘礦區(qū)西一采區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)結(jié)果
3 急傾斜多煤層開(kāi)采地表及巖層移動(dòng)破壞的物理模型試驗(yàn)研究
    3.1 相似材料模擬實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)
    3.2 模型試驗(yàn)方案
        3.2.1 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.2.2 模型試驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作
    3.3 急傾斜多煤層覆巖及地表變形破壞規(guī)律分析
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述
        3.3.2 覆巖變形破壞分析
        3.3.3 地表移動(dòng)變形規(guī)律分析
    3.4 本章小結(jié)
4 急傾斜多煤層開(kāi)采地表及巖層移動(dòng)破壞的數(shù)值模擬研究
    4.1 離散元數(shù)值模型的建立
        4.1.1 離散元數(shù)值模擬分析方法簡(jiǎn)介
        4.1.2 計(jì)算模型及邊界條件的建立
        4.1.3 模型力學(xué)參數(shù)的選取
        4.1.4 東三采區(qū)煤層數(shù)值模擬開(kāi)采設(shè)計(jì)
    4.2 急傾斜多煤層開(kāi)采變形破壞特征
        4.2.1 開(kāi)采過(guò)程中變形破壞特征及力學(xué)分析
        4.2.2 開(kāi)采完成后覆巖及地表最終的破壞形態(tài)
    4.3 基于離散元數(shù)值模擬的急傾斜煤開(kāi)采擾動(dòng)巖體分帶研究
        4.3.1 方法概述
        4.3.2 急傾斜采區(qū)受擾動(dòng)巖體分帶的依據(jù)及各帶特征
        4.3.3 基于CV-DEM法的分帶準(zhǔn)則及應(yīng)用
    4.4 本章小結(jié)
5 急傾斜多煤層開(kāi)采地表殘余變形研究
    5.1 急傾斜煤層開(kāi)采殘余變形機(jī)理
    5.2 蠕變模型選取及蠕變參數(shù)的反演研究
        5.2.1 3DEC蠕變模型類型的簡(jiǎn)介
        5.2.2 反演計(jì)算模型的建立
        5.2.3 西一采區(qū)煤層數(shù)值模擬開(kāi)采設(shè)計(jì)
        5.2.4 蠕變計(jì)算及反演結(jié)果
    5.3 急傾斜多煤層開(kāi)采殘余變形規(guī)律研究
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3774446