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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
采动岩层整体移动“类双曲线”理论模型及验证——从二维“类双曲线”到三维“类双曲面”模型
  • 55
  • 作者

    左建平徐丞谊孙运江李颖吴根水于美鲁

  • 单位

    中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院中国矿业大学(北京)采矿岩石力学国际创新中心

  • 摘要
    煤炭开采会引起上覆岩层自下而上变形、破断及移动,并导致地表沉陷等问题,其本质是一个力学过程,故亟需发展基于岩层破断力学机理的移动理论模型。本文首先简要回顾了国内外岩层移动理论模型,然后重点介绍了本团队近年来在岩层整体移动理论模型方面的研究进展。基于不同层位岩层的破断形态的力学分析和相似模拟试验结果,提出了采动覆岩整体移动“类双曲线”模型,其顶点大约位于上覆岩层主关键层的层位。进而建立了岩层移动内外“类双曲线”整体模型,给出了采动覆岩内外整体移动表达式及物理意义参数体系。针对不同覆岩和煤层赋存条件,分析了岩层整体移动“类双曲线”模型的演化规律。在此基础上,进一步从将二维“类双曲线”拓展到三维“类双曲面”模型,建立了采动覆岩全空间“类双曲面”立体移动模型,该模型包含“类单叶”和“类双叶”双曲面。该理论模型是在我国很多前辈及学者的研究基础上,从系统科学的角度考虑岩层的整体移动规律,初步形成了采动覆岩整体移动“类双曲线(面)”理论模型框架,希望能为我国煤炭科学开采提供理论指导。
  • 关键词

    岩层移动关键层理论“类双曲线”模型“类双曲面”模型

  • 文章目录
    0 前 言
    1 经典岩层移动理论
    2 煤层开采覆岩采动破断演化力学研究
    2.1 基本顶破断力学分析及应力迹线
    2.2 覆岩关键层的判定及其破断模式
    2.2.1 关键层的判定方法
    2.2.2 关键层破断模式转变及力学判据
    3 煤层开采地表移动预测理论方法
    3.1 主关键层对地表沉陷的控制原理
    3.2 地表移动预测理论发展过程
    4 采动覆岩整体移动“类双曲线(面)”模型
    4.1 岩层整体移动二维“类双曲线”模型
    4.2 岩层移动内外“类双曲线”整体模型
    4.3 岩层移动“类双曲线”模型拓扑演化
    4.4 岩层移动全空间三维“类双曲面”模型
    5 岩层移动“类双曲线”模型初步验证
    5.1 相似模型试验验证
    5.2 数值模拟验证
    5.3 现场地球物理探测验证
    6 结语与展望
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