采场覆岩变形破坏规律的数值模拟及敏感性分析

摘要

覆岩破坏形态规律是矿井开采中合理确定开采边界的基础，是矿井水体下采煤安全生产的关键。这方面的研究无论是对于特殊开采的理论，还是对确定导水裂隙带现场探测方案及指导安全生产都具有重要意义。
　　本文首先分析了影响冒落带、裂隙带发育高度的因素，并分别对其主要影响因素覆岩性质、覆岩组合结构特征，煤层赋存及其开采因素对两带发育的影响进行了分析。对三带的形成机理、裂隙带的成长发育过程以及裂隙带发育到最大高度的时间进行了研究分析。总结归纳了当前覆岩破坏规律的多种研究方法，并以井下仰孔分段注水观测和数值模拟方法对工程实例进行了研究。
　　在数值模拟分析中，针对影响裂隙带发育的几个重要因素进行了敏感性分析，分析了煤层采厚、煤层倾角以及开采步距的数值变化带来的影响。煤层采厚的增加将会引起导水裂隙带高度的明显增加，其数值变化与裂隙带最大发育高度之间的关系基本呈分式函数关系。煤层倾角逐渐增大的过程中，由于上山采区冒落的时间比较充分，导水裂隙带的厚度也呈现一定程度的增加趋势，在不同的采厚条件下，虽然增加程度有所不同，但裂隙带发育高度呈现出明显的增大趋势。开采步距越小，覆岩破坏发育的越充分，导水裂隙带发育高度越高。

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CONTENTS

1 绪论

1.1 课题研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要研究内容

1.4 课题研究方法

1.5 技术路线

1.6 论文的创新点

2 三带分布发育规律分析

2.1 三带基本概念

2.2 三带的空间形态

2.3 两带发育高度的影响因素

2.4 采空区覆岩三带的形成机理

2.5 煤层采后覆岩裂隙带发育过程

2.6 采后覆岩裂隙带发育到最大高度的时间

2.7 本章小结

3 覆岩破坏规律研究方法

3.1 现场观测、探测测试方法

3.2 实验方法和数值模拟

3.3 本章小结

4 覆岩破坏规律数值模拟及敏感性分析

4.1数值模拟方法简介

4.2 覆岩破坏发育高度数值模拟

4.3 覆岩破坏发育高度影响因素敏感性分析

4.4 本章小结

5 覆岩数值模拟和敏感性分析工程应用

5.1 矿井概述

5.2 覆岩导水裂缝带高度观测

5.3 敏感性分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献