急倾斜煤层开采地表变形的数值模拟研究

论文题目: 急倾斜煤层开采地表变形的数值模拟研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 岩土工程

作者: 魏刚

导师: 麻凤海

关键词: 地表移动,急倾斜煤层,数值模拟,相似材料模拟实验

文献来源: 辽宁工程技术大学

发表年度: 2005

论文摘要: 急倾斜煤层开采地表沉陷移动规律是地表沉陷研究领域中的一个新课题,急倾斜煤层由于开采上覆岩体在水平向的均质性不同,其复杂性更使这类问题的研究极不充分。我国急倾斜煤层开采矿井有100 多处,遍布20 多个矿区,急倾斜煤层开采沉陷与变形预计问题普遍存在,因而该项研究具有重要的理论意义和生产实用价值。本文是在开峦(集团)有限责任公司与辽宁工程技术大学合作开展的“急倾斜煤层开采地表移动规律研究”项目的基础上,通过对国内外关于矿山开采沉陷及防治研究的总结和对研究现状的分析,针对赵各庄矿急倾斜煤层开采的采矿地质条件,采用数值模拟和相似材料模拟实验相结合的方法,对赵各庄矿区煤层开采引起的岩体移动和地表沉陷的基本规律进行了研究。所得结果对现场开采及地表沉陷治理具有一定的指导作用,对于同类地质和开采条件的矿区具有重要参考价值。

论文目录:

摘要

Abstract

1. 引言

1.1 开采沉陷研究的意义

1.2 开采沉陷研究的历史与现状

1.2.1 开采沉陷理论研究的初期阶段

1.2.2 开采沉陷理论研究的大幅度发展的阶段

1.2.3 我国学者的一些研究成果

1.2.4 开采沉陷学的发展趋势

1.3 急倾斜煤层开采地表移动规律的意义与现状

1.4 急倾斜煤层开采地表移动规律的复杂性及可解性

1.5 本文研究的主要内容

2. 矿区的地质和开采情况

2.1 矿区现状

2.1.1 矿井开拓方式

2.1.2 开采方法

2.2 矿井地质构造

2.2.1 开平向斜区域地质构造特征

2.2.2 矿井地质构造特征

2.2.3 井田内各主要构造块段的划分

2.2.4 对井田深部主要构造的分析预测

2.3 煤系地层

2.3.1 煤层地层及其层组划分

3. 非线性有限元分析原理

3.1 有限元分析的数学—力学原理

3.2 ANSYS 有限元分析软件简介

4. 急倾斜煤层开采地面沉陷的数值模拟研究

4.1 急倾斜多煤层开采2-D 有限元非线性计算模型建立

4.1.1 计算剖面

4.1.2 岩类简化

4.1.3 计算模型建立与网格剖分

4.1.4 力学参数

4.1.5 计算方案

4.2 急倾斜多煤层开采2-D 有限元非线性计算结果分析

4.2.1 方案Ⅰ的计算结果分析

4.2.2 方案Ⅱ的计算结果分析

4.2.3 方案Ⅲ的计算结果分析

4.2.4 方案Ⅳ的计算结果分析

4.2.5 方案Ⅴ的计算结果分析

4.2.6 方案Ⅵ的计算结果分析

4.3 各方案计算结果综合分析

5. 急倾斜煤层开采地表移动相似物理模拟研究

5.1 模拟研究方法的优点

5.2 相似模拟实验设计

5.2.1 确定相似系数

5.2.2 相似模拟模型设计

5.2.3 相似模拟模型材料配比与制作

5.2.4 相似模拟模型数据观测

5.3 相似物理模拟实验结果与分析

5.3.1 模拟实验三维仿真分析

5.3.2 考虑多煤层开采时参数变化机理

6. 总结和展望

致谢

主要参考文献

发布时间: 2005-08-30

参考文献

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