厚松散层下条带开采地表下沉规律研究

摘要

本文在深入调查、整理分析相关矿区厚松散层工程地质特性的基础上，结合厚松散层下开采的双层介质模型理论及厚松散层下条带开采的复合介质理论等相关研究成果，提出了厚松散层下条带开采的三层工程地质模型。即下位基岩层（主控制层）—深部粘土层（亚控制层）—上位松散层（土砂互层）。然后根据矿区具体采矿地质条件，建立了厚松散层下条带开采数值模型。进而运用ANSYS10.0大型有限元模拟软件，研究了厚松散层下条带开采覆岩体内应力、位移变化，得出了厚松散体下条带开采覆岩及地表下沉的一般规律，分析了深部粘土层的存在对“两带”发育的影响。深入分析了厚松散体下条带开采地表下沉的诸多影响因素，运用正交分析法，进行了采深、采厚、采出率、采出条带宽度、松散层所占覆岩比重及煤层弹性模量、泊松比、粘结力和内摩擦角等9因素4水平的正交试验，得出了各因素对地表下沉的敏感程度及影响作用等级排列次序，并对此种地质条件下的条带开采设计提出了一些建议。最后，鉴于厚松散层对地表下沉的影响较大，根据部分加重法原理，研究了厚松散层超薄基岩条件下覆岩及地表下沉的特殊规律，现场工程实例验证表明，模拟结果与实测结果基本一致，为生产实践提供了一定的理论指导。

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1 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究的主要内容

1.4 研究方法与路线

1.5 主要创新点

2 厚松散层工程地质研究与工程地质模型的构建

2.1 厚松散层土体结构特征

2.2 厚松散层土体工程地质特征

2.3 厚松散层水文地质特征

2.4 厚松散层工程地质层组划分

2.5 厚松散层下条带开采三层工程地质模型构建

3 厚松散层下条带开采沉陷机理分析及地表下沉预计理论

3.1 厚松散层下条带开采沉陷机理分析

3.2 厚松散层下条带开采地表下沉预计理论

4 厚松散层下条带开采数值模拟

4.1 有限元分析过程及模拟软件介绍

4.2 厚松散层下条带开采数值模型的建立

4.3 计算结果及分析

5 厚松散层下条带开采地表下沉主控因素分析

5.1 影响条带开采地表下沉的因素

5.2 正交分析法简介

5.3 实验设计

5.4 实验结果分析及设计建议

6 厚松散层下条带开采沉陷研究

6.1 厚松散层下条带开采数值模拟

6.2 模拟结果分析

6.3 工程实例验证

6.4 条带开采设计建议

7 主要研究结论与不足

7.1 主要结论

7.2 存在不足

致谢

参考文献