层次结构底板采动破坏深度的解算与分析

摘要

底板突水是一个复杂的地质力学过程，受多重因素的影响，而底板突水机理是仍未彻底解决的难题。目前，对于底板阻隔水性能的研究已较多，但是其中关于底板岩性及其组合结构对阻隔水性能影响的理论研究较少，特别关于采动条件下基于层次结构底板的变形破坏深度解析计算研究明显不足。
　　首先，本文总结了已有的底板突水机理和底板采动破坏深度解析计算成果，针对存在的问题，提出了平均模量法，实现层次结构底板向似均质底板模型的转换；基于似均质底板模型，运用MathCAD软件计算出该模型底板的破坏深度后，结合平均模量法公式，推导出了层次结构底板采动破坏深度的理论解析方法。
　　其次，对影响层次结构底板采动破坏深度的因素进行了分析，确定了其主要影响因素之一为底板岩性及其组合结构。结合上述理论解析方法，假定了底板不同软、硬岩层的层位组合以及不同软、硬岩层的厚度比组合两种对比实验。对两种实验进行了理论解析计算，并对结果进行分析，研究了在采动矿压作用下底板岩性及其组合结构对底板破坏深度的控制作用。
　　根据上述两种对比实验的假定条件，构建数值模型，运用 FLAC3D软件进行数值模拟，进一步研究分析了底板岩性及其组合结构对底板破坏深度的影响，并将所得结果与理论解析方法所得结论进行了对比。
　　最后，结合新陶阳煤矿10405工作面的地质情况，运用理论解析计算、数值模拟和经验公式计算三种方法分别求解该工作面的底板破坏深度，对比三种方法的计算结果，验证了本文提出的理论解析计算方法的可行性。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 底板破坏深度计算的国内外研究现状

1.3 层状弹性力学体系的国内外研究现状

1.4 主要研究内容及技术路线

1.5 论文的创新点

2 底板破坏深度理论解析方法研究

2.1 底板破坏深度理论解析方法概述

2.2 平均模量法

2.3 底板破坏深度理论解析过程

2.4 小结

3 底板岩性及其组合结构对底板破坏深度影响的理论解析研究

3.1 矿井底板破坏深度影响因素分析

3.2 软、硬岩层不同层位组合对底板破坏深度影响的理论解析研究

3.3 软、硬岩层不同厚度比对底板破坏深度影响的理论解析研究

3.4 小结

4 底板岩性及其组合结构对底板破坏深度影响的数值模拟研究

4.1 数值方法介绍

4.2 数值模型的建立

4.3 数值模拟结果分析

4.4 小结

5 底板采动破坏深度理论解析方法分析验证

5.1 工程背景

5.2 10405工作面底板破坏深度预计

5.3 小结

6 总结与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要成果