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基于FLAC的采空区地表变形及充填效果模拟分析

作　者: 王海峰
导　师: 陈奇
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地质工程
关键词: 采空区充填法地表变形 FLAC3D
分类号: TD325
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在地下采矿生产中,由于地下大面积采空,顶板的岩层失去原有支撑,在自重作用下,会发生弯曲、张裂、冒落,从而导致地表沉陷或塌陷,严重威胁矿山的安全,因此开展对矿山采空区的研究十分必要。本文采用有限差分软件FLAC^3D对其进行了数值模拟分析,主要完成了以下几方面的工作:（1）通过查阅大量文献资料,系统地总结了开采沉陷理论的研究历史与现状。（2）对地下开采引起沉陷的基本特征进行了简要介绍和总结。主要包括上覆岩层移动形式、三带划分、地表破坏形式和塌陷范围和采空区围岩应力等的介绍和总结。（3）应用FLAC^3D软件模拟分析各种采空因素对地表变形的影响,得出了如下结论:①开采深度的影响:随着开采深度的增加,地表变形值（竖向及水平方向）随之递减。②开采厚度的影响:随着采空厚度的增加,地表变形值（竖向及水平方向）随之递增。③开采宽度的影响:随着开采宽度的增加,地表变形值（竖向及水平方向）移随之递增;下沉盆地的范围随着开采宽度的增加而不断扩大。④上覆岩层性质的影响:随着岩层硬度的增加,地表变形值（竖向及水平方向）明显减小;在复合型岩层中,上软下硬地层结构的地表变形值（竖向及水平方向）比上硬下软地层结构的地表变形值（竖向及水平方向）小。⑤地形的影响:采空区两侧地势高的地方的地表变形值要比地势低的地方的地表变形值大。⑥松散层的影响:随着松散层厚度的增加,在其它条件相同的情况下,地表的变形值呈逐渐增大的趋势。（4）对采空区充填效果进行了模拟分析,结果表明,充填可有效控制地表变形问题,但这一作用与充填料的变形性质等多因素有关。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
第1章绪论  8-20
  1.1 问题的提出  8-9
  1.2 研究意义  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-19
    1.3.1 采空区沉陷理论研究现状  10-12
    1.3.2 采空区充填法研究现状  12-15
    1.3.3 开采沉陷数值模拟现状  15-19
  1.4 研究内容与思路  19-20
第2章开采沉陷的机理及基本特征  20-34
  2.1 开采沉陷的机理  20-22
  2.2 开采沉陷的基本特征  22-30
    2.2.1 采空区上覆岩体的移动形式  22-24
    2.2.2 采空区上覆岩体变形的划分  24-25
    2.2.3 采空区地表的移动破坏形式  25-27
    2.2.4 采空区地表塌陷范围  27-30
    2.2.5 采空区地表变形的基本参数  30
  2.3 采空区围岩应力计算  30-34
第3章采空区地表变形影响因素模拟分析  34-81
  3.1 地表变形影响因素的理论分析  34-38
  3.2 地表变形影响因素的模拟分析  38-81
    3.2.1 开采深度影响因素的模拟分析  39-46
    3.2.2 开采厚度影响因素的模拟分析  46-53
    3.2.3 开采宽度影响因素的模拟分析  53-60
    3.2.4 上覆岩性影响因素的模拟分析  60-71
    3.2.5 地形影响因素的模拟分析  71-73
    3.2.6 松散层影响因素的模拟分析  73-81
第4章采空区充填效果模拟分析  81-92
  4.1 矿山概况  81-83
  4.2 环境地质问题与治理方案  83-87
    4.2.1 环境地质问题  83-86
    4.2.2 治理方案  86-87
  4.3 充填效果的模拟分析  87-92
第5章结论与建议  92-94
  5.1 结论  92-93
  5.2 建议  93-94
致谢  94-95
参考文献  95-98

基于FLAC的采空区地表变形及充填效果模拟分析

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