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采空区的沉陷机理及地表变形破坏的时空预测研究

栾长青  
【摘要】:随着我国国民经济的快速发展,对自然资源的需求越来越大,尤其是煤炭资源。虽然人们在原煤开采过程中获得了很大经济效益,但是由于不科学的开采,导致了各种地质灾害的发生,给当地人民群众及矿区生产造成了巨大的经济损失。究其原因,是不科学的采煤对采空区沉陷机理及地表变形破坏的认识还不足,不能从理论上解决采空区和地表变形的关系。以往的研究在理论和方法上都过于简单,实用性不大。本文针对采空区沉陷机理及地表变形破坏的关系展开了如下几个方面的研究。 1.在收集前人研究资料和理论成果的基础上,详细的研究了采场覆岩在开采过程中的应力变化和变形的特征。利用随机介质理论,建立了不同倾角煤层的采空区所对应的地表空间变形规律。 2.根据实测数据结果进行了分析,在综合考虑了各种影响因素如覆岩性质、开采和顶板管理方法、开采深厚比、开采面积及速度等后,建立了相应的流变模型及参数的确定方法,从流变学的角度总结出了地表的下沉速度随时间的变化规律。同时提出了地表下沉的推迟时间的概念,该时间既可以作为地表下沉阶段分界点,又可作为地表受采动影响剧烈程度的分级指标,还可以对地表变形进行预测。 3.最后,实例分析以陕西省韩城市下峪口矿为研究区,运用所建立的理论体系分析了下峪口刘岭村的地表变形情况,并把理论结果与实际情况相比较。验证了研究方法是正确的,理论体系是合理的,其成果具有一定的理论意义和对工程实践的指导意义。


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