急倾斜多煤层开采地表移动规律模拟研究

论文题目: 急倾斜多煤层开采地表移动规律模拟研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 采矿工程

作者: 刘书贤

导师: 崔继宪,张华兴

关键词: 地表移动,急倾斜,多煤层开采,数植模拟,理想松散体模型

文献来源: 煤炭科学研究总院

发表年度: 2005

论文摘要: 地下开采引起的地表沉陷是一个复杂的时间和空间过程,即对于急倾斜多煤层的开采,煤系地层倾角是决定上覆岩层的移动和破坏形式及地表移动与变形程度的重要因素之一。在以往的研究中,人们将更多的注意力放在岩体破坏的最终结果,由于急倾斜多煤层条件下表现的上覆岩体在水平方向的非均质性,使得其沉陷时间过程更加复杂,加之缺少大量的观测数据,使得这一研究极不充分,从而影响了急倾斜多煤层开采沉陷的正确预测和防治。传统的连续介质力学和非连续介质力学均具有针对性,在研究过程中将岩体模型抽象简化,将工作面上方的岩体看成是一静止的梁、板,省略了工作面的推进变化及覆岩在变形失稳时的性质和载荷的变化,得出的剖面方程仅是开采结束后地表的最终沉陷近似表达式,难以得到岩体的动态沉陷的过程。基于以上认识,本文通过相似材料实验模拟、数值模拟,以理想松散体模型、研究急倾斜多煤层开采地表移动规律及覆岩内部岩层的破坏规律,并以随机介质理论为基础,建立急倾斜煤多层开采理想松散体模型。本文提出了更具有一般统计意义的采动覆岩与地表下沉概率密度新函数,以此为基础建立了急倾斜煤多层开采地表移动和变形的预计体系,为矿山开采地表移动和变形预计提供了新方法。

论文目录:

1 引言

1.1 开采沉陷研究的意义

1.2 开采沉陷研究的历史与现状

1.2.1 开采沉陷理论研究的初期阶段

1.2.2 开采沉陷理论研究的发展的阶段

1.2.3 我国学者的一些研究成果

1.2.4 开采沉陷学的发展趋势

1.2.5 急倾斜多煤层开采地表移动规律的复杂性及可解性

1.3 研究内容及研究方法

1.3.1 问题的提出

1.3.2 研究内容

1.3.3 研究方法

2 急倾斜多煤层开采地表变形实测数据处理系统

2.1 概述

2.1.1 地表与岩层移动观测的目的、任务、数据整理

2.1.2 面向对象程序设计方法及其优点

2.1.3 ODBC技术简介

2.1.4 MFC的主要功能

2.2 编程思想和体系结构

2.3 模块设计过程

2.3.1 图形界面模块设计

2.3.2 数据库模块设计

2.3.3 图形输出模块设计

2.3.4 动态模拟模块设计

2.4 急倾斜多煤层开采地表移动时间过程观测站数据研究

2.4.1 赵各庄矿煤层地质条件及观测站布置概况

2.4.2 赵各庄矿观测站数据结果分析

2.4.3 地表移动与变形动态分布特征

2.4.4 赵各庄矿地表移动参数变化规律

2.4.5 单个观单测点下沉速度规律研究

2.5 本章结论

3 急倾斜多煤层开采相似材料模拟实验

3.1 基本原理

3.2 模型与原型相似的相似指标和相似判据

3.3 开采技术条件

3.4 相似材料模拟实验的设计

3.4.1 相似常数的选择与强度指标的确定

3.4.2 相似材料的选择与配比设计

3.5 相似材料模拟设计

3.6 Open GL三维相似材料模拟系统的开发

3.6.1 相似材料模拟概述

3.6.2 相似材料三维仿真模型简介

3.6.3 Open GL三维仿真工具简述

3.6.4 模拟系统开发过程

3.6.5 OpenGL绘图环境的设置

3.7 急倾斜多煤层开采相似材料模拟结果

3.7.1 相似模拟移动规律

3.7.2 相似材料模拟覆岩破坏规律

3.8 本章结论

4 急倾斜煤层开采地表沉陷规律的数值模拟

4.1 引言

4.2 急倾斜多煤层开采2-D有限元非线性计算模型建立

4.2.1 计算剖面

4.2.2 岩层简化

4.2.3 计算模型建立与网格剖分

4.2.4 力学参数

4.2.5 计算方案

4.3 急倾斜多煤层开采2-D有限元非线性计算结果分析

4.3.1 方案I的计算结果分析

4.3.2 方案Ⅱ的计算结果分析

4.3.3 方案Ⅲ的计算结果分析

4.3.4 方案Ⅳ的计算结果分析

4.3.5 方案Ⅴ的计算结果分析

4.3.6 方案Ⅵ的计算结果分析

4.4 各方案计算结果综合分析

4.5 急倾斜煤层不同倾角开采数值模拟

4.5.1 模型建立

4.5.2 计算结果分析

4.6 本章结论

5 急倾斜多煤层开采地表移动过程理论模型

5.1 地表移动和变形研究方法

5.2 理想松散体模型的建立

5.2.1 理想松散体模型简介

5.2.2 理想松散体模型定性研究

5.2.3 理想松散体模型定量规律

5.3 任意开采影响下的地表下沉

5.3.1 单元开采地表概率分布密度

5.3.2 单元开采地表下沉盆地规律

5.3.3 任意开采影响下的地表下沉盆地规律

5.4 急倾斜煤层开采地表下沉规律

5.4.1 半无限开采地表下沉盆地剖面方程式

5.4.2 有限开采下沉盆地剖面方程式

5.5 下沉速度系数和层移系数的确定

5.6 本章结论

6 结论

致谢

个人简历

博士期间论文及科研成果

参考文献

发布时间: 2005-05-26

参考文献

• [1].浅埋煤层采场覆岩破坏及地表移动规律研究[D]. 李金华.西安科技大学2017
• [2].浅埋藏近水平特厚煤层采动覆岩及地表移动规律研究[D]. 傅睿智.中国地质大学(北京)2016

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