沟壑切割浅埋区开采塌陷灾害形成机理研究

摘要

陕、晋、蒙三省大部分矿区分布在黄土残塬沟壑区,三省的煤炭产量占全国总产量的60％以上。黄土沟壑区地形条件复杂,沟谷纵横切割,工程地质条件极差,在这种特殊地形、地质及采矿条件下的大规模、高强度煤炭开采引起的地表塌陷坑、台阶裂缝、坍塌、崩塌,滑坡泥石流,沟道洪水淹井,顶板大面积来压灾变等灾害日趋严重,不但造成严重的地表沉陷、地质灾害及环境破坏,而且严重危害人民生命财产安全,研究这种特殊条件下开采塌陷灾害演化过程及形成机理,对于矿区安全生产和防灾减灾具有重要的科学意义和应用价值。
　　论文基于分析黄土沟壑区的研究现状,以冯家塔煤矿的地形地质条件及地表塌陷破坏现状为背景,在分析影响塌陷灾害因素的基础上,重点研究了沟坡坡度、开采方向和水对塌陷灾害的影响。结合FLAC3D数值模拟分析方法,得出了坡度及开采方向对边坡稳定性及破坏形式的影响。
　　应用物理相似材料模拟实验方法,模拟分析了工作面开采位置与边坡发生崩塌、滑移、沟道塌陷等灾害的关系及其灾害演化过程与特征,应用UDEC数值模拟软件模拟工作面开采过程中上覆岩层的移动变形破坏过程,揭示了边坡从出现裂缝、裂缝不断扩大直至发生崩塌破坏的整个演化过程。最后通过物理相似材料模拟实验及UDEC数值模拟的结果,分析给出了沟壑切割浅埋区开采塌陷灾害形成机理,为沟壑切割浅埋区塌陷灾害的控制与防治奠定了基础。

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1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 本课题研究领域国内外研究现状

1.3 本课题研究的主要内容与技术路线

2 沟壑切割浅埋区开采塌陷灾害特征

2.1 研究区地质概况及1201工作面概述

2.2 采动地表塌陷破坏现状

2.3 地表塌陷灾害类型

2.4 本章小结

3 开采塌陷灾害的影响因素分析

3.1 坡度对塌陷灾害的影响分析

3.2 开采方向对塌陷灾害的影响分析

3.3 水对塌陷灾害的影响分析

3.4 本章小结

4 塌陷灾害演化过程及形成机理模拟研究

4.1 开采沟道塌陷灾害演化过程及形成机理物理相似材料模拟

4.3 开采塌陷灾害演化过程及形成机理分析

4.4 灾害防治

4.5 本章小结

5 主要结论

致谢

参考文献

附 录