覆岩关键层破断对采空区压力变化规律影响的实验研究

摘要

煤炭开采引起的一系列采动损害与环境问题都与覆岩的内部运动有关。而覆岩关键层破断后会对采空区压力产生最直接的影响。因此本文将结合关键层理论，研究采空区压力变化规律与覆岩关键层破断之间的对应关系，从而实现深入掌握覆岩内部运动规律的目标。
　　本研究综合运用理论分析、物理模拟、数值模拟以及现场实测等方法，首先通过物理模拟研究得到覆岩关键层破断对采空区压力变化规律影响的特征。运用数值模拟对影响采空区压力变化规律的各因素进行了分析。最后采用自行研制的采空区压力监测系统进行了现场实测，初步得出了覆岩关键层破断对采空区压力变化影响的基本规律。物理模拟实验表明，煤层开采后采空区的压力随着上覆关键层的破断呈阶梯状增长。初采期时采空区压力呈阶梯状增长直至最终稳定，且采空区最终压力值远小于其原岩应力值。正常回采期时测点上方不同层位关键层破断时采空区压力呈阶梯状增长，而当上方主关键层破断后，采空区压力以不同斜率曲线恢复原岩应力的稳定值。数值模拟实验表明，无关键层条件下采空区压力会以线性增长方式从零增加至最终稳定值。覆岩存在关键层时，当测点布置在切眼附近时，采空区压力始终随关键层破断呈阶梯状增长方式，压力最终值会小于原岩应力值。当测点布置在正常回采阶段时，采空区压力变化情况会受到关键层层位、关键层厚度、采高等各因素的综合影响。根据上述研究并结合采空区复杂的条件，运用自行研制的采空区压力监测系统及其工艺方法，在淄博王庄煤矿进行了现场实测，验证了监测系统的准确可行性以及采空区压力变化的基本规律。

目录

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致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 问题的提出及研究意义 (Introduction and Research Meaning)

1.2 国内外研究现状 (Resreach Actuality at Home and Abroad)

1.3主要研究内容及方法 (Main Research Contents and Methods)

2 覆岩关键层破断对采空区压力变化规律影响的理论背景

2.2 上覆岩层的岩体结构力学模型 (Mechanics Model of Overlying Strata)

3 覆岩关键层破断对采空区压力变化规律影响的物理模拟研究

3.1 相似模拟实验的理论基础 (Theoretical Basis of Similarity Simulation Experiment)

3.2 相似模拟实验方案 (Similar Simulation Experiment Scheme)

3.3 开采过程及数据分析 (Mining Process and Data Analysis)

3.4 本章小结 (Chapter Conclusion)

4 覆岩关键层破断对采空区压力变化规律影响的数值模拟研究

4.1数值模拟方案设计 (Numerical simulation design)

4.2 关键层对采空区压力变化规律的影响 (Influence of Key Strata on the Variation of Pressure in Goaf)

4.3 关键层对采空区压力变化规律的影响因素 (Influence Factors of Key Strata on the Variation Law of Goaf Pressure)

4.4本章小结 (Chapter Conclusion)

5 采空区压力监测现场试验

5.1 采空区压力监测系统简介(Brief Introduction of Pressure Monitoring System in Goaf)

5.2 试验工作面基本条件 (Basic Conditions of Test Working Face)

5.3 工作面试验方案的布置 (Layout of Test Plan for Working Face)

5.4现场实测数据分析 (Analysis of Field Measured Data)

5.5本章小结 (Chapter Conclusion)

6.结论与展望

6.1主要结论(Main conclusions)

6.2 工作展望（Work Outlook）

参考文献

作者简历

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