采动覆岩结构演化特征及对地表沉陷的影响分析

论文摘要

为掌握地下煤矿采空区覆岩层破坏特征及其对地表沉陷影响,准确预计地表移动变形值,针对不同的开采进度,从土力学与材料力学角度出发,分析了煤层上覆岩层结构变化特征,将其概化为3种形态梁模型:简支梁、悬臂梁、砌体梁,并考虑采空区是否充满与多层梁共存状态的情况,分别建立了相应的力学模型进行相关力学分析,依据公式推演分析了各阶段覆岩层的破断演化形态;基于不同阶段的覆岩层结构破坏状态,详细揭示了各阶段之间演化规律,并依据梁变形理论推算出各阶段覆岩结构的变形公式;结合离层在采空区净空间的传递衰减作用与其自身的动态发展过程,建立了充分采动离层从产生到发展为超充分采动离层的数学模型,推导出覆岩层的离层横向宽度;根据离层最后阶段的动态变化与发展的横向宽度,通过将离层的横向宽度作为下一上覆岩层梁模型的跨空距离,设计出充满离层与未充满离层状态下地表变形下沉的理论预计模型;为突出推导理论预计模型的相符性,通过实测数据与数值模拟相结合的方法对理论预计模型进行了验证,结合三道沟煤矿实测数据建立数值模拟模型,与实测数据进行比较得出最大相对误差为5.8%,在允许误差之内,将理论预计模型结果与数值模拟结果进行验证,验证了理论预计模型的合理性。

论文目录

• 1 不同开采阶段覆岩层力学特征演化规律
•   1.1 初始阶段的两端固定梁模型结构
•   1.2 第2阶段的悬臂梁结构模型
•   1.3 最终阶段砌体梁结构
• 2 不同阶段覆岩结构演化变形分析
•   2.1 两端固定梁阶段覆岩演化变形
•   2.2 悬臂梁阶段覆岩结构演化变形
•   2.3 砌体梁阶段覆岩结构演化变形
• 3 地表下沉分析预计模型
• 4 模型的建立与验证
•   4.1 观测站概况
•   4.2 数值模型建立与下沉精度分析
•   4.3 理论计算结果与数值模拟结果分析对比
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 朱庆伟,李航,杨小虎,沈宇恒

关键词: 覆岩,力学分析,离层,沉陷,预计模型

来源: 煤炭学报 2019年S1期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 西安科技大学测绘科学与技术学院,西安科技大学西部矿井开采与灾害防治教育部重点实验室

基金: 国家自然科学基金资助项目(51674195)

分类号: TD325.2

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2019.0057

页码: 9-17

总页数: 9

文件大小: 1754K

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