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作者：周永顺合肥工业大学

学位级别：硕士

在我国,已探明的“三下”压煤量达到百亿吨级,其中建筑物下压煤占比超过60%。为了解放更多的“三下”压煤,侵入保护煤柱进行开采愈发常见。然而这将导致建筑物地基土体发生移动和变形,基础和地基的初始平衡状态受到破坏,导致建筑物安全... 详细信息

在我国,已探明的“三下”压煤量达到百亿吨级,其中建筑物下压煤占比超过60%。为了解放更多的“三下”压煤,侵入保护煤柱进行开采愈发常见。然而这将导致建筑物地基土体发生移动和变形,基础和地基的初始平衡状态受到破坏,导致建筑物安全可靠性降低。因此如何正确评估采动对建筑物基础的影响是亟需解决的问题。本文以采动区受土体水平位移影响的既有桩基为研究对象,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,推导了适用于采动区既有单桩的变形控制方程。并考虑工程实际,探讨了有承台桩受采动影响时的水平响应,分析了不同因素对桩身水平响应的影响。主要内容和成果如下:(1)利用概率积分法和地表移动变形三维计算模型,计算采动拉伸区内土体自由场水平位移,结合土位移法和p-y曲线理论,推导了单桩变形控制方程。建立包含下部煤层、上部桩基的三维模型,分析了单桩与开采工作面不同距离时桩身的水平位移规律。结果表明:在采动拉伸区内,土体自由场水平位移自上而下呈减小趋势;离开采工作面越近,桩身的水平位移和整体倾斜越大。(2)为使研究更加契合工程实际,建立包含下部煤层、上部承台-桩基的三维模型,探讨了不同桩顶约束形式对桩身水平响应的影响。结果表明:桩顶位移随桩顶约束不同而变化,固接单桩的桩顶位移相比无承台桩减小约11%,铰接单桩减小约14%,固接双桩减小约25%,铰接双桩减小约28%;桩身最大水平位移所在的深度受桩顶约束影响,固接单桩的深度约为10d(d为桩径),铰接单桩约为7.5d,固接双桩约为12d,铰接双桩约为10d;桩身弯矩受桩顶约束影响,桩顶-承台固接时,双桩的桩顶弯矩相比单桩增大约50%,桩顶-承台铰接时,铰接双桩的桩身最大弯矩相比单桩增大20%-60%不等。(3)以包含下部煤层、上部承台-桩基的三维模型为基础,分析了土体性质、桩身长度等因素对桩身水平位移的影响。结果表明:当承台周围土体由硬土变为软土,不同桩顶约束下,桩顶位移均有所减小,铰接单桩减小最为显著;桩身长度不同时,桩顶位移变化较小;同时在桩长因素分析中发现,桩径为1 m时,承台对桩身水平位移产生影响的范围为15d以上,此范围受桩身长度、桩顶约束形式等因素影响较小。

关键词：煤层采动桩基承台水平移动数值模拟

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采动条件下断层活动性综合监测方法与模拟研究

采动条件下断层活动性综合监测方法与模拟研究

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作者：徐宝超安徽理工大学

学位级别：硕士

煤炭资源开采过程中,会遇到各种地质灾害问题,其中采动条件下,断层活动引发的一系列矿井事故造成了巨大的经济损失和人员伤亡。这引起了矿山人们广泛的关注和高度的重视,正设法采用相关监测技术手段和方法来研究采场断层活动发育的规律... 详细信息

煤炭资源开采过程中,会遇到各种地质灾害问题,其中采动条件下,断层活动引发的一系列矿井事故造成了巨大的经济损失和人员伤亡。这引起了矿山人们广泛的关注和高度的重视,正设法采用相关监测技术手段和方法来研究采场断层活动发育的规律。目前,对于采场断层活动规律的研究单一方法过多,定量化程度不高,探测精度难以保证。因此,综合利用相关监测技术和数值模拟手段对采动影响下的断层活动性进行有效的探测和分析,发现其变化规律和演变机理对于矿山煤层安全、高效生产具有重大的意义。本文首先介绍了孔间电阻率CT法和布里渊光纤应变测试法2中测试手段的工作原理、采集方式以及后期数据的处理与分析方法;接着结合淮南某矿区的地层条件,运用FLAC3D软件建立不同断层倾角、落差、采动方向的开采模型,研究模型开采过程中断层接触面位置相对位移和剪切应力的时空演化规律,揭示了不同影响因素下断层产生活化时的响应特征;最后分别构建孔间电阻率CT法和光纤应变测试法2种现场原位方法的测试系统,根据地电场和应变场的响应特征进行断层活化带区域围岩的裂隙发育及其演化规律研究。主要获得的结论如下:(1)基于FLAC3D数值模拟方法对不同倾角、不同落差、不同开采方向的正断层进行相对位移、剪应力变化规律的分析和研究表明:在单一影响因素改变时,低角度正断层附近岩体发生的相对位移和受到的剪应力较高角度正断层大,容易产生活化;正断层落差越大,在断层下盘煤层顶板一定高度处发生的相对位移和受到的剪应力越大,该位置越容易产生活化;对于正断层而言,从断层下盘开采时,采动对断层面的影响较断层上盘开采有更明显的相对位移、剪应力响应特征,在煤层底板断层带附近,可能受到采动的影响最容易产生活化。(2)孔间电阻率CT法和光纤应变测试法2种现场原位测试方法系统的构建,对采场顶底板断层活动性发育规律进行全方位、多角度的监测,其中视电阻率反演结果确定了淮南潘二矿11223工作面底板断层影响下煤层开采导致的破碎裂隙带深度范围为20m,且底板灰岩水并没有因为这一范围内的断层带裂隙而导通上移;光纤应变监测结果显示潘一东矿区1231(1)工作面顶板FS断层面附近受采动的影响应力比较集中,沿着断层面位置容易产生剪切滑动,且根据由该断层应力分布特征和煤层开采之间的关系,提出保护煤柱的合理宽度应该大于60m。(3)孔间电阻率CT法作为一种传统的物探技术手段,可行性、实用性强;布里渊光纤应变测试法灵敏度强,精准度高。这2种方法无论从前期测试方案设计、现场的施工安装、后期的数据采集与处理,还是到最终的监测结果解析,整个过程清晰、准确、全面地揭示了利用这2种时下成熟、有效的监测方法掌握断层活化带区域围岩的变形分布及其演化特征对于深部煤层综放开采具有重大的意义。

关键词：煤层采动断层活动性 FLAC3D 电阻率CT 光纤应变

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煤矿地下采动对厂区地基稳定性的影响——以贵阳能源集团威赫电厂马蹄塘厂区为例

煤矿地下采动对厂区地基稳定性的影响——以贵阳能源集团威赫电厂...

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作者：何松标贵州大学

学位级别：硕士

贵州省是我国的产煤大省,其煤矿几乎都位于山区。山区煤矿地下开采引起的地表移动变形特征与平原地区有明显区别。如果将现有的开采沉陷理论完全应用到山区必然会产生误差,从而使矿区地面建(构)筑物规划和煤柱留设不合理,这样会造成山... 详细信息

贵州省是我国的产煤大省,其煤矿几乎都位于山区。山区煤矿地下开采引起的地表移动变形特征与平原地区有明显区别。如果将现有的开采沉陷理论完全应用到山区必然会产生误差,从而使矿区地面建(构)筑物规划和煤柱留设不合理,这样会造成山区土地资源和煤炭资源的浪费。研究煤矿地下开采对建(构)筑物地基稳定性的影响,对提高矿区土地利用率和指导矿区建设规划具有重要的现实意义。本文以贵州赫章威赫电厂拟建厂区为研究对象,采用概率积分法和关键层理论对拟建厂区的地表变形情况进行了预计;利用模拟了煤矿地下重复采动过程中上覆岩土体的变形规律及特征;运用应力比法分析了下沉盆地内建(构)筑物地基的稳定性,并进一步利用模拟了在建(构)筑物荷载与煤层采动共同作用下的地基变形情况。在此基础上,对研究区内建(构)筑物地基稳定性进行了初步的评价。通过本课题的研究,得到以下主要研究成果:(1)通过概率积分法和关键层理论的地表变形预计,可知拟建厂区东南部和中南部场地的稳定性主要受地表倾斜和地表水平变形的影响。(2)煤层重复开采过程中地表下沉与地表水平移动的范围及其量值都在不断增大,且向拟建电厂方向移动。(3)煤层采动与建筑物荷载双重作用下,下沉盆地边缘处建(构)筑物地基主要受隆起变形和水平变形的影响。(4)综合理论预计结果、数值模拟结果对厂区地基稳定性进行初步评价,按照危害等级,将拟建厂区东南部压煤区判定为地基极不稳定区、厂区中南部判定为地基基本稳定区、厂区西部及北部判定为地基稳定区。

关键词：煤层采动地基稳定性数值模拟稳定性评价

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基于FLAC3D五沟煤矿1031工作面采动覆岩变形破坏特征研究

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皖西学院学报 2018年第2期34卷 134-140页

作者：程浩杨本水安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601

煤矿开采中断层易引发覆岩破坏,导致突水事故。为保证五沟煤矿区1031采区工作面安全绿色开采,运用FLAC3D数值模拟软件,模拟了复杂地质体完整情况和断层情况两种工矿在采动影响下对煤层顶底板变形的影响过程,模拟结果表明:覆岩应力应变... 详细信息

煤矿开采中断层易引发覆岩破坏,导致突水事故。为保证五沟煤矿区1031采区工作面安全绿色开采,运用FLAC3D数值模拟软件,模拟了复杂地质体完整情况和断层情况两种工矿在采动影响下对煤层顶底板变形的影响过程,模拟结果表明:覆岩应力应变、顶底板破坏深度随着工作面推进逐渐增大。本次分析结果为采动岩层突水性的防治提供了科学依据,有利于煤矿的绿色安全开采。

关键词：断层煤层采动突水性覆岩变形 FLAC3D

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采动影响下覆岩变形分布特征模型试验研究

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煤炭技术 2018年第11期37卷 35-37页

作者：许文涛程刚章杨松张丹南京理工大学土木工程系南京210094 华北科技学院计算机学院北京101601 南京大学地球科学与工程学院南京210046

以安徽淮北杨柳矿首采区为研究背景,建立室内相似材料模型,将灵敏度高、耐久性好的应变感测光缆安装于相似模型内,采用BOTDA分布式光纤感测技术,结合近景摄影技术对开采过程中离层的发育、变形及破坏进行动态监测研究。通过对两者结果... 详细信息

以安徽淮北杨柳矿首采区为研究背景,建立室内相似材料模型,将灵敏度高、耐久性好的应变感测光缆安装于相似模型内,采用BOTDA分布式光纤感测技术,结合近景摄影技术对开采过程中离层的发育、变形及破坏进行动态监测研究。通过对两者结果的分析,表明分布式光纤感测技术用于相似材料模拟试验变形的监测是可行的,为采动影响下覆岩体变形破坏规律的研究提供一种新手段。

关键词：煤层采动覆岩破坏近景摄影技术 BOTDA

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山区采动地表沉陷特殊性规律分析

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进展 2021年第21期 98-99页

作者：彭涛李健魏中举姚琴芳郑行行六盘水师范学院矿业与土木工程学院贵州六盘水553004

针对贵州山区煤矿开采对地面变形的规律研究,基于贵州山区地形地貌的复杂性和特殊性,在地下煤矿开采地很有可能会诱发许多地质灾害,从而时时刻刻威胁员工和周边群众的生命财产安全,威胁矿井的生产安全,严重的增大了煤矿的经济损失。山... 详细信息

针对贵州山区煤矿开采对地面变形的规律研究,基于贵州山区地形地貌的复杂性和特殊性,在地下煤矿开采地很有可能会诱发许多地质灾害,从而时时刻刻威胁员工和周边群众的生命财产安全,威胁矿井的生产安全,严重的增大了煤矿的经济损失。山区煤矿开采地面变形是一个比较复杂的问题,研究成果可为山区开采条件下地表沉陷及环境治理提供一定的参考。

关键词：山区煤层采动地表沉陷治理

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