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浅埋煤层上覆厚沙土层采动载荷传递机理研究

作　者: 张沛
导　师: 黄庆享
学　校: 西安科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 浅埋煤层 顶板厚沙土层 动态载荷传递 关键层 相似模拟实验
分类号: TD323
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 242次
引　用: 4次
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内容摘要


本论文选题依托导师黄庆享教授承担的国家自然科学基金项目。通过对神东矿区几个工作面矿压显现规律与地表塌陷过程实测资料的分析,总结了浅埋煤层上覆厚沙土层破坏引起的载荷传递效应及载荷传递的动态特征。通过相似模拟实验,得出了厚沙土层初次来压期间的“拱状”、周期来压期间的“拱壳状”、临界充分采动的“拱梁状”、充分采动后的“弧形岩柱”及“弧形岩柱”内的二次“卸荷拱”的破坏特征。通过在相似模型中埋设测块及应用动态载荷智能数据采集系统,揭示了采动厚沙土层在关键层及其结构上的动态载荷传递规律和载荷分布规律。在实验研究的基础上,建立了“卸荷拱”计算模型及“拱梁”力学模型,初步分析了厚沙土层的破坏机理。在“卸荷拱”力学模型的基础上,确定了初次来压期间“卸荷拱”的高度及周期来压“弧形岩柱”破坏的二次“卸荷拱”的高度,建立了浅埋煤层顶板结构计算中的载荷传递岩性因子及时间因子计算公式。通过实例分析,验证了研究结论。

全文目录


1 绪论  6-14
  1.1 选题的背景  6-7
  1.2 问题的提出及意义  7
  1.3 国内外的研究动态及发展趋势  7-13
    1.3.1 采场岩层控制理论及其发展  7-8
    1.3.2 国内研究现状  8-11
    1.3.3 国外研究状况  11
    1.3.4 土力学的发展  11-13
  1.4 研究的内容与方法  13-14
2 神东矿区工作面矿压显现规律与地表塌陷过程  14-20
  2.1 神东矿区工程地质概况  14-15
  2.2 神东矿区工作面矿压显现规律  15-16
  2.3 地裂缝发育和地表移动特征与规律  16-18
    2.3.1 地表初次塌陷特征及裂缝发育状况  16-17
    2.3.2 地表岩移观测  17-18
  2.4 实地拍摄的照片及所提出的问题  18-20
3 厚沙土层动态载荷传递相似模拟实验设计  20-27
  3.1 厚沙土层动态载荷传递相似实验的主要目的及技术关键  20
    3.1.1 厚沙土层动态载荷传递相似模拟实验的主要目的  20
    3.1.2 厚沙土层相似模拟实验的技术关键  20
  3.2 厚沙土层动态载荷传递相似实验的条件  20-25
    3.2.1 实验的主要动态边界条件-浅埋煤层顶板关键层结构  20-21
    3.2.2 实验的技术条件-动态载荷智能数据采集系统  21-22
    3.2.3 测试结构块设计和工作面支架的制作  22-25
  3.3 相似模拟参数的确定  25-26
  3.4 相似材料配比的确定  26
  3.5 本章小结  26-27
4 厚沙土层破坏特征与动态载荷传递规律  27-44
  4.1 沙土层破坏规律与特征  27-29
  4.2 沙土层载荷传递规律  29-42
    4.2.1 工作面前后关键层应力分布总体规律  29-30
    4.2.2 顶板关键层结构关键块典型载荷分布规律  30-33
    4.2.3 采场顶板结构关键块动态载荷传递过程分析  33-41
    4.2.4 B 关键块载荷传递动态规律  41
    4.2.5 沙土层的载荷传递规律  41-42
  4.3 本章小结  42-44
5 厚沙土层破坏机理分析  44-53
  5.1 初采阶段“拱状”及“拱壳”破坏机理  44-45
  5.2 “拱”和“拱壳”力学模型  45-47
  5.3 充分采动阶段“拱梁”式破坏机理及力学模型  47-49
  5.4 “弧形岩柱”破坏机理  49-51
    5.4.1 沙土层周期性破坏的裂缝系统  49
    5.4.2 沙土层周期性破坏机理  49-51
  5.5 本章小结  51-53
6 载荷传递因子的确定  53-66
  6.1 载荷传递因子的提出  53
  6.2 初次来压载荷传递岩性因子的确定  53-55
    6.2.1 平衡拱的面积  53-54
    6.2.2 初次来压载荷传递岩性因子的确定  54-55
  6.3 周期来压载荷传递岩性因子的确定  55-60
    6.3.1 地表受拉裂缝位置的确定  55-56
    6.3.2 沙土层周期来压期间的“二次成拱”现象  56-58
    6.3.3 周期来压期间载荷传递岩性因子的确定  58-60
  6.4 周期来压载荷传递时间因子的确定  60-65
  6.5 本章小结  65-66
7 结论  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-72
附录  72-73
详细摘要  73-89

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山压力与支护 > 矿山压力与岩层移动 > 回采工作面压力
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