發(fā)布時間：2020-11-14 16:11

　　 充填條帶開采是解放“三下”壓煤的一種有效途徑。針對目前充填條帶開采巖層移動及地表沉陷控制理論研究的不足,本文基于相似材料模擬、數(shù)值模擬、理論分析等研究手段,對充填條帶開采巖層移動控制機理、巖層及地表移動變形規(guī)律、地表沉陷預計方法等方面展開分析,主要的研究成果如下:(1)采用相似材料模擬的方法研究了充填條帶開采巖層移動動態(tài)過程以及上覆巖層破壞情況。結果表明:充填條帶開采覆巖下沉曲線在一定覆巖高度以下呈現(xiàn)波浪式的下沉,在向上發(fā)育的過程中波浪逐漸消失,形成連續(xù)性的下沉盆地;頂板主要以彎曲下沉為主,保持了良好的連續(xù)性;充填體有效的限制煤柱的側向變形,減小煤柱的破壞,對支撐結構的長久穩(wěn)定發(fā)揮積極作用。(2)分析了充填條帶開采采寬、留設煤柱寬度、采高和充實率對覆巖及地表移動變形的影響規(guī)律。結果表明:充填條帶開采煤柱上方的覆巖下沉隨覆巖高度增加而增加,充填工作面上方覆巖下沉隨覆巖高度增加而減小,在波浪移動帶處兩者下沉趨于一致;波浪移動帶高度隨采寬和留寬的增大而增加,不隨采高和充實率的變化發(fā)生明顯變化;覆巖下沉邊界隨采寬、采高的增大而增大,隨充實率增加而減小,不隨留設煤柱寬度的變化發(fā)生明顯變化;地表最大下沉和最大水平移動隨采寬、采高的增加而增大,隨留設煤柱寬度和充實率增加而減小;地表水平移動系數(shù)不隨采寬、留設煤柱寬度、采高和充實率的變化發(fā)生變化。(3)采用數(shù)值模擬的方法分析研究了充填條帶開采頂板垂直應力隨采寬、煤柱留設寬度、采高和充實率的變化規(guī)律,給出了頂板垂直應力計算的公式并進行驗證。結果表明該公式預測得到的頂板垂直應力與數(shù)值模擬結果相對誤差一般小于20%。(4)針對充填條帶開采巖層移動及地表沉陷預計問題,采用平面薄板作為頂板力學模型基礎,結合頂板垂直應力計算公式,建立了頂板下沉計算方法。通過結合非等厚煤層工作面的概率積分地表沉陷預計方法,建立了充填條帶開采地表沉陷預測的理論模型,實現(xiàn)了地表任意點移動變形的預測。為提高預測模型實際工程應用能力,將充填采空區(qū)頂板下沉的計算公式與條帶開采地表沉陷預計方法相結合,提出了充填條帶開采等效計算方法。并對該方法的可行性進行驗證。(5)以南屯礦區(qū)建筑物下充填條帶采煤為例,根據(jù)地面建筑物和抽風機房的設防指標,采用充填條帶開采等效計算方法,對地下充填條帶開采方案進行優(yōu)化設計和地表變形預測。
【學位單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TD325
【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
變量注釋表
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 存在的問題
    1.4 研究的內(nèi)容與技術路線
    1.5 論文組織結構與安排
2 充填條帶開采巖層移動物理模擬研究
    2.1 相似模擬實驗概述
    2.2 相似材料模擬實驗設計
    2.3 相似材料模型的鋪設與監(jiān)測
    2.4 相似材料模型監(jiān)測結果分析
    2.5 本章小結
3 充填條帶開采巖層移動數(shù)值模型建立
    3.1 數(shù)值模擬方法介紹
    3.2 數(shù)值模型的建立
    3.3 數(shù)值模型參數(shù)校準
    3.4 本章小結
4 充填條帶開采巖層移動及地表沉陷規(guī)律
    4.1 實驗方案設計
    4.2 充填條帶開采巖層移動規(guī)律
    4.3 充填條帶開采地表移動規(guī)律
    4.4 充填條帶開采頂板垂直應力分布
    4.5 本章小結
5 充填條帶開采覆巖及地表移動變形預測方法
    5.1 充填條帶開采覆巖及地表沉陷預計模型
    5.2 充填條帶開采地表沉陷預計等效計算方法
    5.3 本章小結
6 南屯礦區(qū)充填條帶開采工程案例研究
    6.1 南屯礦區(qū)地面建筑物概況
    6.2 充填條帶開采地表移動變形預計
    6.3 本章小結
7 結論與展望
    7.1 主要結論
    7.2 不足和展望
參考文獻
作者簡歷
學位論文數(shù)據(jù)集

【參考文獻】

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本文編號：2883669