开滦矿区深部开采地表移动规律的研究

论文摘要

随着开采深度的增大,矿井开采地质力学环境与浅部开采相比发生了明显改变,深部开采地表移动变形规律与浅部有着明显的不同之处,要实现深部开采地表沉陷的准确预测及控制、“三下”压煤的安全回采,必须深入研究深部开采地表移动规律。本文在现场调研、资料收集和综合分析开滦矿区各地表移动观测站实测资料的基础上,提出了基于Matlab求取地表移动预计参数的方法,用此方法方便、准确地求取了地表移动变形预计参数和角量参数,并回归分析了地表移动变形参数与地质采矿因素之间的关系,为开滦矿区确定深部开采条件下的地表移动变形参数提供了参考依据;以开滦矿区吕家坨矿的地质采矿条件为原型,建立了数值模拟模型,采用UDEC数值模拟软件对比分析了深部开采条件下岩层及地表移动规律与浅部开采的异同点,并研究了开采深度、开采厚度、采区尺寸、深厚比对深部开采地表移动变形的影响规律。本文的研究成果对开滦矿区深部开采及类似矿区的地表沉陷预测及控制、“三下”采煤具有一定的理论价值和指导意义。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.1.1 选题的背景
• 1.1.2 选题的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 开采沉陷学研究历史与现状
• 1.2.2 国内外深部工程开采现状
• 1.2.3 本课题研究现状及进展
• 1.3 存在的主要问题
• 1.4 论文研究的内容和方法
• 1.4.1 论文研究的内容
• 1.4.2 论文研究的方法
• 2 开滦矿区与观测站概况及观测结果
• 2.1 开滦矿区概况
• 2.1.1 地层
• 2.1.2 地质构造
• 2.1.3 水文地质条件
• 2.1.4 煤层
• 2.1.5 其它开采技术条件
• 2.2 矿区观测站概况与观测结果
• 2.2.1 钱家营矿观测站概况与观测结果
• 2.2.2 吕家坨矿观测站概况与观测结果
• 2.2.3 林南仓矿观测站概况与观测结果
• 2.2.4 唐山矿观测站概况与观测结果
• 2.3 本章小结
• 3 基于MATLAB 求取预计参数的方法研究
• 3.1 现有求参数方法分析
• 3.2 曲线拟合法基本原理
• 3.3 主断面上地表移动变形预计公式
• 3.4 MATLAB 在开采沉陷中的应用
• 3.5 基于MATLAB 求取预计参数实例
• 3.6 本章小结
• 4 矿区深部开采地表移动参数规律研究
• 4.1 矿区地表移动参数的求取
• 4.1.1 预计参数的求取
• 4.1.2 角量参数的求取
• 4.2 深部与浅部地表移动参数对比分析
• 4.2.1 预计参数对比分析
• 4.2.2 角量参数对比分析
• 4.3 矿区地表移动参数规律
• 4.3.1 参数规律研究方法
• 4.3.2 预计参数的变化规律
• 4.3.3 角量参数的变化规律
• 4.4 本章小结
• 5 深部开采地表移动规律的数值模拟研究
• 5.1 离散单元法概述
• 5.2 UDEC 软件简介
• 5.3 数值模拟模型的建立
• 5.3.1 数值模型范围的确定
• 5.3.2 边界条件及初始应力场的确定
• 5.3.3 岩体及节理力学参数的确定
• 5.3.4 模型准则的选取
• 5.4 深部开采上覆岩层移动规律
• 5.4.1 覆岩垂直应力分布规律
• 5.4.2 覆岩垂直位移分析
• 5.4.3 地表动态变化规律
• 5.5 地质采矿因素对深部开采地表移动的影响规律研究
• 5.5.1 开采深度对地表移动的影响规律
• 5.5.2 开采厚度对地表移动的影响规律
• 5.5.3 深厚比对地表移动的影响规律
• 5.5.4 采区尺寸对地表移动的影响规律
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集
• 附录