浅埋煤层开采采空区覆岩稳定性分析与评价

摘要

浅埋煤炭资源开采造成的地表变形、开裂,不仅破坏了矿区生态环境的平衡,加速了水土流失进程,而且对地面设施产生严重破坏,甚至诱发大量的地质灾害。由于其引发的灾害具有长期性、突发性、不确定性等特点,因此,对浅埋煤层采空区进行覆岩稳定性分析和评价具有非常重要的防灾减灾意义。本文以碾子沟煤矿为例,通过资料收集、现场调研及探测,运用理论分析、数值模拟及工程实践等多种手段对浅埋煤层采空区覆岩移动破坏规律及覆岩稳定性进行了系统深入的研究。论文的主要工作和成果有:
　　(1)本文从顶板破坏、覆岩移动及地表移动破坏三个方面对浅埋煤层采空区覆岩移动破坏规律机理进行了分析研究。并利用ADINA有限元软件研究了不同采出率、不同采宽及不同煤柱宽度下浅埋采空区地表变形及煤柱应力分布规律。
　　(2)运用突变理论对浅埋采空区的煤柱—顶板力学模型进行了稳定性分析,得出了系统失稳的突变机制,给出了浅埋采空区煤柱—顶板系统失稳的充要条件。
　　(3)本文从地质水文因素、采空区特征参数及其他因素三个方面系统的分析了浅埋煤层采空区覆岩稳定性影响因素,并从众多因素中选取了16个影响因子作为评价指标,确立了浅埋采空区稳定性评价指标体系,建立了综合评价层次结构模型,运用层次分析法分析了各评价因子重要性,确定了各评价因子的组合权重,构造了以专家评价法和公式法基础的隶属函数,建立了浅埋煤层采空区稳定性的二级模糊综合评判模型,对碾子沟煤矿采空区稳定性进行了评价,评价结果与实际情况基本吻合。

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1 绪 论

1.1选题背景及研究意义

1.2国内外研究历史及现状

1.3研究内容、方法

1.4论文研究依托的工程背景

2浅埋煤层采空区覆岩移动破坏规律研究

2.1浅埋煤层采空区定义

2.2浅埋煤层采空区覆岩移动破坏机理

2.3浅埋采空区地表变形及煤柱应力规律的数值模拟研究

2.4 本章小结

3 浅埋煤层采空区煤柱稳定性及突变失稳研究

3.1煤柱的突变失稳方式及突变特征

3.2突变理论基本原理

3.3浅埋采空区稳定性的突变分析

3.4碾子沟煤矿采空区稳定性突变分析

3.5本章小结

4 浅埋煤层采空区覆岩稳定性的模糊综合评价

4.1基本思路

4.2浅埋煤层采空区稳定性影响因素

4.3碾子沟煤矿采空区覆岩稳定性模糊综合评价

4.4碾子沟煤矿采空区稳定性评价结果分析

4.5本章小结

5 结论与展望

5.1主要结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录