黄土覆盖矿区开采沉陷及其地面保护PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 矿山开采沉陷研究简述 1

1.1.1 开采沉陷机理研究 1

1.1.2 开采沉陷预计研究 1

1.1.3 开采沉陷控制与治理研究 2

1.1.4 开采沉陷研究的新理论与新方法 2

1.2 黄土覆盖矿区开采沉陷研究的现状 4

1.2.1 山区开采沉陷机理及预计研究 4

1.2.2 黄土沟壑区开采沉陷机理及预计研究 5

1.3 本领域需要进一步研究的问题 5

1.3.1 黄土覆盖矿区开采沉陷的特殊规律及其形成机理 5

1.3.2 黄土覆盖矿区开采沉陷预计与地面保护 7

第二章 黄土覆盖矿区开采沉陷的基本规律 9

2.1 黄土覆盖矿区地质地貌特征 9

2.1.1 黄土地层分布 9

2.1.2 黄土成因特征 10

2.1.3 黄土沟壑区地貌特征 12

2.2 黄土覆盖矿区开采沉陷及其衍生灾害实例分析 14

2.2.1 B40301工作面 14

2.2.2 D508工作面与W291工作面 17

2.2.3 Y905工作面 21

2.2.4 黄土山区开采引起的地面滑坡 23

2.3 黄土覆盖矿区开采沉陷的模拟实验 26

2.3.1 实验模型 26

2.3.2 模型位移监测 28

2.3.3 覆岩与地表变形破坏特征 32

2.4 黄土覆盖矿区覆岩与地表采动破坏类型 35

2.4.1 覆岩采动变形破坏类型 35

2.4.2 地表采动变形破坏类型 36

2.5 黄土覆盖矿区地表动态移动规律 40

2.5.1 地表动态移动变形特征 40

2.5.2 地表动态移动参数 42

2.6 黄土覆盖矿区地表稳态移动变形规律 44

2.6.1 地表移动变形分布特征 44

2.6.2 地表移动角量参数 46

2.7 黄土山区开采沉陷诱发山体滑坡的基本规律 48

2.7.1 采动滑坡的特点 49

2.7.2 采动滑坡发生的条件 49

2.7.3 采动滑坡的成因分类 50

第三章 黄土层与基岩在开采沉陷中的互馈机理 52

3.1 黄土层与基岩采动变形分解原理 52

3.2 黄土层对基岩开采沉陷的荷载作用 54

3.2.1 数值模拟方法 54

3.2.2 基岩开采沉陷的等效荷载 58

3.3 黄土层荷载作用下基岩开采沉陷状态及其判别 63

3.3.1 基岩开采沉陷类型 63

3.3.2 垂直荷载作用下等效开采宽度的确定 67

3.4 基岩开采沉陷引起的土体单元附加应力 70

3.4.1 土体单元的自重应力 70

3.4.2 土体单元的有效应力 71

3.4.3 采动土体的本构关系 72

3.4.4 采动土体单元附加应力分布特征 74

3.5 基岩开采沉陷引起的黄土层变形 76

3.5.1 黄土层下沉与竖向变形 76

3.5.2 黄土层的水平移动与变形分析 81

3.5.3 采动土体单元的体积变形 84

第四章 黄土层的采动附加变形与破坏 90

4.1 黄土试样的物理力学试验 90

4.1.1 黄土试样的物理性质 92

4.1.2 黄土试样的力学性质 93

4.2 采动土体渗透固结变形机理 94

4.2.1 采动引起的地下水流场变化 94

4.2.2 饱和土的渗透固结理论 94

4.2.3 饱和土体单元采动固结变形机理 97

4.2.4 近地表非饱和土体单元体积变形机理 98

4.3 采动土体单元破坏准则与开裂机理 99

4.3.1 黄土体的强度理论 99

4.3.2 采动土体破坏的极限平衡条件 101

4.3.3 采动土体单元剪切破坏机理 101

4.3.4 采动黄土层地表裂缝的形成机理 104

4.4 采动黄土层湿陷变形机理 104

4.4.1 湿陷性黄土的基本特性 104

4.4.2 采动黄土层的湿陷机理 106

第五章 黄土沟壑区采动斜坡滑移与破坏 108

5.1 采动斜坡的分类 108

5.2 采动斜坡的滑移变形 109

5.2.1 采动斜坡滑移的形成机理 109

5.2.2 采动斜坡滑移模拟实验 110

5.2.3 单一斜坡地表滑移分布特征 115

5.2.4 组合斜坡地表滑移分布特征 120

5.3 地下开采诱发的山体滑坡 124

5.3.1 采动滑坡形成机理 124

5.3.2 采动山体破坏过程模拟实验 126

5.3.3 采动山体滑裂面的形成机制 129

第六章 黄土覆盖矿区地表沉陷与变形预计模型 131

6.1 基岩开采沉陷预计模型 131

6.1.1 基岩面弯曲下沉计算模型 131

6.1.2 基岩面断裂下沉计算模型 132

6.1.3 基岩面充分下沉计算模型 133

6.2 地表开采沉陷与变形计算模型 134

6.2.1 地表下沉预计 134

6.2.2 地表水平移动预计 135

6.2.3 地表变形预计 137

6.2.4 最大移动变形量计算模型 139

6.2.5 预计参数的确定方法 141

6.3 采动黄土层排水固结引起的地表沉陷预计模型 143

6.3.1 开采沉陷区地下水位下降曲面 143

6.3.2 地下水位下降区土体单元固结计算模型 144

6.3.3 土体固结引起的地表沉陷变形计算模型 145

6.4 采动黄土层湿陷引起的地表沉陷计算模型 147

6.5 黄土沟壑区采动斜坡滑移预计模型 149

6.5.1 地表滑移附加水平移动与下沉预计 149

6.5.2 滑移预计参数的确定方法 150

第七章 黄土覆盖矿区开采沉陷理论模型的应用 151

7.1 基岩开采沉陷模式判别与地表最大下沉量计算 151

7.1.1 黄土层等效荷载 151

7.1.2 基岩开采沉陷状态 151

7.1.3 地表最大下沉量 153

7.2 地表沉陷变形预计程序设计 155

7.2.1 程序基本功能 155

7.2.2 程序编制与检验 155

7.3 地表开采沉陷与变形预计实例 156

7.4 山坡滑移影响下地表移动预计实例 161

7.5 采动黄土层固结变形计算实例 162

7.6 黄土沟壑区采动变形破坏分析 164

7.6.1 B40301工作面地表采动裂缝与湿陷变形分析 164

7.6.2 D508工作面黄土层采动破坏分析 165

7.7 开采沉陷区数字地形图预测更新 168

7.7.1 预计点坐标数据采集 168

7.7.2 地表沉陷预计模型 170

7.7.3 采动区地形图更新的步骤 171

7.7.4 地形图预测更新实例 171

第八章 黄土覆盖矿区开采沉陷监测与数据处理 174

8.1 GPS技术在开采沉陷监测中的应用 174

8.1.1 静态GPS技术用于地表沉陷变形监测 174

8.1.2 RTK技术用于综放采场地面沉陷动态监测 176

8.2 开采沉陷监测数据处理 177

8.2.1 开采沉陷观测数据处理的内容与流程 177

8.2.2 地表移动变形计算模型 178

8.2.3 观测数据处理系统设计 179

8.2.4 移动变形曲线绘制 183

8.2.5 移动等值线绘制 185

8.2.6 地表移动预计参数求取 187

8.3 D-ISAR技术在黄土覆盖矿区开采沉陷监测中的应用 189

8.3.1 D-InSAR的基本原理 190

8.3.2 D-InSAR数据处理方法 191

8.3.3 应用D-InSAR技术监测彬长矿区地表沉陷的实验研究 196

第九章 黄土覆盖矿区开采沉陷控制与保护煤柱留设 209

9.1 非连续长壁工作面开采地表沉陷的基本特征 209

9.1.1 特殊工作面开采实例分析 209

9.1.2 特殊工作面开采地表最大下沉值计算 210

9.2 非连续长壁开采地表沉陷的数值分析 213

9.2.1 数值计算模型 213

9.2.2 计算结果及其分析 214

9.3 非连续长壁工作面安全开采尺寸的确定 221

9.3.1 影响地表变形破坏程度的参数指标 221

9.3.2 非连续长壁工作面安全开采的必要条件 223

9.3.3 非连续工作面安全开采长度计算实例 224

9.4 非连续长壁工作面间隔煤柱宽度的确定 225

9.4.1 煤柱宽度的理论计算 225

9.4.2 间隔煤柱宽度的数值计算 226

9.5 非连续长壁开采覆岩破坏高度的确定 226

9.6 黄土覆盖矿区地面保护煤柱留设方法 227

9.6.1 地表临界变形值与开采影响范围 227

9.6.2 影响椭圆半轴长度的计算方法 228

9.6.3 影响椭圆法留设保护煤柱的原理与步骤 230

参考文献 233