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《湖南科技大学》 2006年
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条带开采条件下的覆岩离层注浆减沉技术体系研究

刘金海  
【摘要】: 依托湖南省科技计划重点项目“南方煤矿绿色安全开采技术体系研究”,以条带开采和离层注浆减沉技术为基础,通过理论分析、数值模拟和工程实例验证等研究手段,研究了覆岩离层注浆与条带开采耦合提高回采率和减沉效果的技术体系。 根据煤系地层的结构特征和顶板覆岩的运动特征,将整个覆岩结构视为两端固定的组合介质梁,考虑到覆岩各层之间物理力学性质的差异,应用弹性梁理论、关键层理论推导了覆岩中关键层位置的判别公式,克服了原有判别公式在工程应用中的误差和不便。 采用数值模拟方法,研究了覆岩的动态移动规律、应力场分布的动态变化规律、离层产生过程及扩展规律、条带煤柱的失稳过程。根据数值模拟结果和前人的研究成果,对离层的产生机理、条件及影响因素,离层位置的判别,条带煤柱的稳定性及判别,条带尺寸的设计方法等进行了研究。基于采动对离层层位的影响程度,将开始闭合前的离层划分为三种状态:非充分采动离层、充分采动离层和超充分采动离层,并揭示了离层空间、地表沉陷盆地和采区空间三者之间的辩证关系,对指导离层注浆控制覆岩运动具有重要意义。 将采场覆岩结构简化为组合板结构,将各层岩层简化为承受均布荷载的四边简支的矩形岩板,应用弹性薄板理论推导了覆岩岩板荷载的计算公式以及覆岩离层特征量(空间体积、裂隙宽度、断面面积)的计算公式,对计算注浆量和评价注浆效果具有重要意义。提出了离层注浆减沉的动态模型,对减沉机理有了新的认识,认为离层注浆减小了剩余离层空间,降低了地表潜在沉陷幅度。 依据岩层移动规律、覆岩离层动态演化规律以及部分开采与充填开采的机理、特点,提出了控制地表沉陷的新方法——条带开采条件下的覆岩离层注浆减沉技术。
【学位授予单位】:湖南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TD325.4

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【参考文献】
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