1 绪论 1
1.1 开采沉陷研究的意义 1
1.2 开采沉陷研究的历史沿革与现状 3
1.3 急倾斜煤层开采沉陷研究现状 6
1.4 研究问题的提出 7
1.5 主要研究内容及技术路线 9
1.6 小结 10
2 急倾斜煤层开采岩层移动的力学模式 11
2.1 急倾斜煤层开采及赋存特点 11
2.2 急倾斜煤层开采岩层移动的特征 12
2.3 急倾斜煤层开采岩层移动的结构 13
2.4 急倾斜煤层开采岩层移动的力学模式 16
2.4.1 弹性岩板的力学模型 17
2.4.2 “厂”型移动拱极限跨距及其稳定性 22
2.5 小结 26
3 急倾斜煤层复合岩层移动模型 28
3.1 复合层状介质理论 28
3.2 “厂”型移动拱复合层状岩层下沉公式的建立 30
3.2.1 复合岩层连续开采岩层下沉公式 30
3.2.2 “厂”型移动拱复合岩层下沉公式的建立 32
3.2.3 “厂”型移动拱复合岩层下沉公式参数分析 35
3.3 “厂”型移动拱复合岩层的移动与变形 36
3.4 “厂”型移动拱复合岩层应力分析 38
3.5 急倾斜煤层开采地表下沉公式分析 40
3.6 “厂”型移动拱复合岩层计算模型的坐标系统转换 42
3.7 小结 43
4 急倾斜煤层开采相似材料模拟实验 45
4.1 基本原理 45
4.2 相似材料配制的判据 47
4.3 实验模型设计 48
4.3.1 相似参数的确定 48
4.3.2 相似材料配比 49
4.3.3 模型设计 50
4.4 实验观测方法设计 51
4.4.1 透镜观测法测定位移精度 53
4.4.2 三维激光扫描仪测定精度 53
4.5 实验模型开采方案 54
4.6 急倾斜煤层开采相似材料模拟实验结果分析 54
4.6.1 急倾斜煤层开采岩层的破坏与移动 54
4.6.2 急倾斜煤层开采地表移动特征与规律分析 57
4.7 基于三维激光扫描系统的实验观测与数据处理 63
4.7.1 三维激光扫描系统测量原理 64
4.7.2 CyraX2005三维激光扫描仪实验观测 65
4.7.3 三维激光扫描实验数据的处理 66
4.7.4 三维激光扫描实验数据结果分析 67
4.7.5 三维激光扫描系统实验观测的优点 77
4.8 基于Open GL相似材料实验三维模拟系统开发 78
4.8.1 相似材料模拟概述 78
4.8.2 相似材料三维仿真模型简介 79
4.8.3 Open GL三维仿真工具简述 80
4.8.4 模拟系统开发过程 81
4.8.5 Open GL绘图环境的设置 85
4.9 小结 88
5 急倾斜煤层采动覆岩变形机理数值模拟 90
5.1 概述 90
5.2 急倾斜煤层开采2D数值计算模型与方案 91
5.2.1 急倾斜煤层开采覆岩变形数值计算模型 91
5.2.2 数值模拟计算方案 93
5.3 急倾斜煤层开采2D数值计算结果分析 95
5.3.1 单一煤层开采覆岩变形机理分析 95
5.3.2 单一煤层开采地表移动规律 104
5.3.3 多煤层开采地表移动规律 110
5.4 急倾斜煤层采动覆岩岩层组合效应 113
5.5 倾斜煤层不同倾角开采数值模拟 123
5.6 急倾斜煤层开采三维数值模拟 125
5.6.1 三维数值模型的建立 125
5.6.2 三维数值模拟结果分析 126
5.7 小结 133
6 应用实例分析 135
6.1 赵各庄矿岩移观测 135
6.1.1 赵各庄矿观测站布置及煤层地质条件概况 136
6.1.2 赵各庄矿急倾斜煤层开采与地表移动参数 138
6.2 基于“厂”型移动拱复合岩层理论的实例计算 139
6.3 实际观测与理论计算、实验模拟结果分析 141
6.4 小结 143
7 急倾斜煤层开采地表变形实测数据处理系统 144
7.1 概述 144
7.1.1 地表与岩层移动观测的目的、任务、数据整理 144
7.1.2 面向对象程序设计方法及其优点 145
7.1.3 ODBC技术简介 146
7.1.4 MFC的主要功能 146
7.2 编程思想和体系结构 148
7.3 模块设计过程 149
7.3.1 图形界面模块设计 149
7.3.2 数据库模块设计 151
7.3.3 图形输出模块设计 155
7.3.4 动态模拟模块设计 157
7.4 小结 159
8 结论与展望 160
8.1 结论 160
8.2 主要创新点 162
8.3 展望 162
参考文献 164