高位硬厚岩浆岩运移特征与地表沉陷规律研究

摘要

硬厚岩浆岩在我国多个矿区广泛分布，硬厚岩浆岩对上覆岩层结构、离层空间分布等都起着决定性的控制作用，硬厚主关键层的运移会引起覆岩结构的演化、地表沉降的突变、积蓄弹性能的转化等力学效应，诱发强烈的动力现象，甚至耦合地质动力灾害。
　　本文通过相似材料模拟试验和理论分析研究了工作面高位硬厚岩浆岩下采动覆岩结构演化、裂隙发育和硬厚岩浆岩破断；利用数值模拟（UDEC2D）和理论分析研究了工作面高位硬厚岩浆岩下采动地表沉陷规律；通过杨柳煤矿和华丰煤矿对硬厚岩浆岩的离层瓦斯突涌、地表下沉、地表裂缝进行了工程实例验证，得到如下结论：
　　（1）覆岩随关键层的破断以结构拱的形式不断向上向前发育，硬厚岩浆岩对覆岩结构在纵向上的发育具有屏蔽作用，改变了覆岩结构拱发育形态，其结构拱发育经历∩型—π型—∩型过程。
　　（2）工作面高位硬厚岩浆岩下开采，覆岩离层在走向断面上经历了三角形—梯形—月牙形。工作面开采后上覆岩层的主要离层裂隙空间集中在关键层下的最大离层。
　　（3）在工作面侧与开切眼侧上方均形成了岩层的竖向裂缝与岩层间的离层相互贯通的梯子型裂隙，为瓦斯流通提供了梯子型通道。
　　（4）高位硬厚岩浆岩作为主关键层控制着地表下沉量、下沉速度及水平移动，岩浆岩破断会导致地表下沉量、下沉速度及水平移动值出现跳跃式增加。
　　（5）不同厚度岩浆岩的破断均导致其地表下沉量、地表下沉速度和地表水平移动量发生跳跃式上升，而且随着岩浆岩厚度的增加，地表下沉量、地表下沉速度和地表水平移动量明显增加。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题提出的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容和方法

2 高位硬厚岩浆岩下采动覆岩结构演化与岩浆岩破断规律

2.1 相似材料试验设计

2.2 工作面高位硬厚岩浆岩下采动覆岩结构演化规律

2.3 高位硬厚岩浆岩的破断

2.4 本章小结

3 高位硬厚岩浆岩下采动裂隙发育规律

3.1 覆岩离层裂隙产生机理

3.2 高位硬厚岩浆岩下覆岩裂隙发育试验分析

3.3 高位硬厚岩浆岩下瓦斯突涌

3.4 本章小结

4 工作面高位硬厚岩浆岩下采动地表沉陷规律

4.1 矿山开采沉陷的一般规律

4.2 UDEC数值模型的建立

4.3 工作面高位硬厚岩浆岩下采动地表下沉研究

4.4 工作面高位硬厚岩浆岩下采动地表水平移动分析

4.5 不同厚度岩浆岩对地表沉陷的影响

4.6 本章小结

5 工程实例验证

5.1 杨柳煤矿工程实例验证

5.2 华丰煤矿工程实例验证

5.3 本章小结

6 主要结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间成果