采煤沉陷区稳定性评价研究

论文摘要

采煤沉陷区是否稳定受多因素的控制,是共同作用的结果。目前,往往根据开采时间结合具体条件定性界定,具有片面性和主观性,缺乏科学依据。本文首先对开采沉陷的机理和基本特征进行分析和总结,得出影响采煤沉陷区稳定性的主要因素;然后借助力学和统计学理论分析采煤沉陷区稳定性影响因素,运用FLAC3G模拟分析采煤沉陷区稳定性影响因素;在此基础上,建立了采煤沉陷区稳定性模糊综合评判模型,着重探讨了指标体系的建立、权重计算方法的选择和隶属函数的构造等若干问题;基于该模型,对姚桥煤矿西三采区上方沉陷区进行了稳定性评价,并作了初步分析。应用模糊综合评判方法评价采煤沉陷区稳定性,是这一研究领域有益的尝试,它使采煤沉陷区稳定性评价由传统的单一因素决定、定性描述和半定量分析,发展成为定性和定量分析相结合并使整个评价过程变为定量化的计算和分析,评价结果更趋科学合理,为采煤沉陷区治理工作提供更为科学合理的依据,确保经济、社会和环境的可持续发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文研究的目的和意义
• 1.2 开采沉陷理论的发展及研究现状
• 1.2.1 开采沉陷理论的发展历史
• 1.2.2 开采沉陷理论的研究方法
• 1.3 采煤沉陷区稳定性影响因素国内外研究现状
• 1.4 采煤沉陷区稳定性评价国内外研究现状
• 1.5 问题的提出与研究的主要内容
• 1.5.1 问题的提出
• 1.5.2 内容安排
• 1.6 研究方法和技术路线
• 1.6.1 研究方法
• 1.6.2 技术路线
• 2 开采沉陷机理分析及基本特征概述
• 2.1 引言
• 2.2 开采沉陷机理分析
• 2.3 覆岩的移动破坏
• 2.3.1 覆岩的移动破坏过程
• 2.3.2 覆岩的移动形式
• 2.3.3 覆岩的破坏程度分带
• 2.4 地表的移动和变形
• 2.4.1 地表移动形式
• 2.4.2 地表移动盆地的形成和基本特征
• 2.4.3 地表移动盆地的边界确定和地表移动变形的基本参数
• 2.5 采煤沉陷区稳定性影响因素
• 2.6 本章小结
• 3 采煤沉陷区稳定性影响因素理论分析
• 3.1 覆岩物理力学性质的影响
• 3.1.1 综合岩性的影响
• 3.1.2 岩层层位的影响
• 3.1.3 松散层的影响
• 3.2 采空区煤层埋藏条件的影响
• 3.2.1 煤层开采厚度和深度的影响
• 3.2.2 煤层倾角的影响
• 3.2.3 采空区尺寸的影响
• 3.3 开采方法的影响
• 3.4 地质构造的影响
• 3.5 其它因素的影响
• 3.6 本章小结
• 4 采煤沉陷区稳定性影响因素数值模拟分析
• 4.1 FLAC有限差分程序简介及计算结果的后处理
• 4.1.1 FLAC有限差分法简介
• 3D简介'>4.1.2 数值模拟软件FLAC^3D简介
• 4.1.3 计算中采用的本构模型和选用的煤岩体物理力学参数
• 4.1.4 计算结果的后处理
• 4.2 上覆岩层的物理力学性质的影响
• 4.2.1 模型的建立及模拟方案
• 4.2.2 数值模拟结果
• 4.2.3 数值模拟结果分析
• 4.3 开采深度的的影响
• 4.3.1 模型的建立及模拟方案
• 4.3.2 数值模拟结果
• 4.3.3 数值模拟结果分析
• 4.4 开采厚度的影响
• 4.4.1 模型的建立及模拟方案
• 4.4.2 数值模拟结果
• 4.4.3 数值模拟结果分析
• 4.5 采空区尺寸的影响
• 4.5.1 模型的建立及模拟方案
• 4.5.2 数值模拟结果
• 4.5.3 数值模拟结果分析
• 4.6 松散层厚度的影响
• 4.6.1 模型的建立及模拟方案
• 4.6.2 数值模拟结果
• 4.6.3 数值模拟结果分析
• 4.7 复采的影响
• 4.7.1 模型的建立及模拟方案
• 4.7.2 数值模拟结果
• 4.7.3 数值模拟结果分析
• 4.8 小结
• 5 采煤沉陷区稳定性模糊综合评判
• 5.1 模糊综合评判法简介
• 5.1.1 模糊性的数学描述及模糊关系
• 5.1.2 模糊综合评判方法
• 5.2 指标体系的建立
• 5.2.1 指标体系构建的原则
• 5.2.2 采煤沉陷区稳定性综合评价指标体系的确定
• 5.3 权重的计算方法
• 5.3.1 权重的确定方法简介
• 5.3.2 权重确定方法的优缺点比较
• 5.3.3 基于层次分析法确定各指标权重
• 5.4 隶属函数与评价集的确定
• 5.4.1 构造隶属函数的基本原则
• 5.4.2 构造隶属函数的方法
• 5.4.3 采煤沉陷区稳定性评价集的确定及指标的分级标准
• 5.4.4 采煤沉陷区稳定性各指标隶属函数的构造
• 5.5 模糊综合评判
• 5.6 本章小结
• 6 实例分析
• 6.1 姚桥煤矿西三采区概况
• 6.1.1 西三采区概况
• 6.1.2 西三采区地层结构
• 6.1.3 西三采区地质构造
• 6.2 评价指标的选取与权重的计算
• 6.2.1 评价指标的选取
• 6.2.2 基于层次分析法计算各指标的权重
• 6.3 评价集的划分与隶属度的计算
• 6.3.1 评价集的划分
• 6.3.2 各指标对应等级的隶属度计算
• 6.4 西三采区上方采煤沉陷区稳定性模糊综合评判
• 6.5 本章小结
• 7 结论、创新点与展望
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 论文的不足及研究展望
• 参考文献
• 致谢