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1　厚松散层的分布及特征1

1.1　厚松散层的定义及分布1

1.2　厚松散层的成分2

1.3　厚松散层结构、水文地质和工程地质特征3

1.3.1　厚松散层工程地质层组的划分3

1.3.2　厚松散层土体结构特征3

1.3.3　土体结构对孔隙水压力分布和沉积的影响4

1.3.4　水位下降对超静孔隙水压力及地面沉陷的影响4

1.4　厚松散层的土体应力—应变分析4

1.4.1　土体的非线性和非弹性5

1.4.2　土体塑性体积应变和剪胀性5

1.4.3　土体固结压力的影响6

1.5　厚松散层土体的固结7

1.5.1　厚松散层土体的固结变形7

1.5.2　比奥固结理论7

1.5.3　土体固结沉降计算9

2　厚松散层下开采地表沉陷机理10

2.1　松散层土体的工程、力学特性11

2.1.1　松散层土体的地质构成11

2.1.2　松散层土体的物理、力学性质11

2.2　采动影响上覆岩土层内的应力分布12

2.2.1　主应力分布12

2.2.2　铅直应力分量分布14

2.2.3　水平应力分量分布15

2.3　开采沉陷土体变形15

2.3.1　采动土体孔隙水压力变化15

2.3.2　采动土体主固结变形17

2.3.3　黏性土的次固结变形18

2.4　土层的变形位移19

2.4.1　土层内部变形情况19

2.4.2　土层下沉及水平移动20

3　相似材料模拟研究21

3.1　相似模拟试验理论概述21

3.1.1　相似三定理22

3.1.2　相似准则22

3.2　相似材料模拟试验设计23

3.2.1　试验的目的及特殊性23

3.2.2　相似材料的选取23

3.2.3　模拟的地质采矿条件23

3.2.4　模型架及相似系数的确定24

3.2.5　相似材料配比及用量25

3.2.6　模型的制作与加载26

3.2.7　模型观测站的布设与观测28

3.3　试验结果分析30

3.3.1　覆岩破坏及三带特征30

3.3.2　岩层内部下沉系数31

3.3.3　岩层及地表移动特征33

3.3.4　下沉盆地形态分析34

4　厚松散层下开采概率积分法的修正37

4.1　概率积分法理论37

4.1.1　随机介质模型38

4.1.2　开采沉陷随机介质模型基本解38

4.2　厚松散层情况下模型预计存在的问题40

4.2.1　试验结果与预计对比40

4.2.2　实测结果与预计差异41

4.3　厚松散层下开采预计的概率积分修正模型43

4.3.1　下沉半盆地形态特征43

4.3.2　地表移动预计修正模型的建立43

4.3.3　修正模型预计实施方法47

5　厚松散层下条带开采地表沉陷主控因素48

5.1 厚松散层下开采的沉陷特性48

5.2 开采沉陷的影响因素49

5.2.1　覆岩力学性质、岩层层位的影响50

5.2.2　覆岩岩体结构的影响51

5.2.3　松散层对地表移动特征的影响53

5.2.4　煤层倾角的影响53

5.2.5　开采深度和开采厚度的影响54

5.2.6　重复采动的影响54

5.2.7　采煤方法和顶板管理方法的影响55

5.2.8　时间过程的影响55

5.3　厚松散层下条带开采地表沉陷的主控因素55

5.3.1　对影响因素的分析56

5.3.2　主控因素重要性排序57

6　条带煤柱受力分析及稳定性研究59

6.1 国内外研究条带开采的历史和现状59

6.2　条带开采的研究方法59

6.3 国内外煤柱设计理论综述59

6.3.1　有效区域理论60

6.3.2　压力拱理论62

6.3.3　A.H．威尔逊（WILSON）理论63

6.3.4　核区强度不等理论64

6.3.5　大板裂隙理论65

6.3.6　极限平衡理论65

6.4　各种理论的优缺点66

6.5　极限平衡理论计算公式修正67

6.5.1 引言67

6.5.2　极限平衡理论综述67

6.5.3　应用弹性理论建立模型并进行理论推导69

6.6　条带设计的弹性理论之复变函数模型76

6.6.1 引言76

6.6.2　力学分析及相应假设76

6.6.3　力学模型及理论公式的推导76

6.6.4　实例验证86

6.6.5　煤柱的拉断破坏87

6.6.6　含弱面的煤柱稳定性分析88

7　条带开采相似模拟试验90

7.1　相似模型设计90

7.1.1　模拟原型90

7.1.2　模型架90

7.1.3　相似比90

7.1.4　相似材料配比及用量90

7.2　模型的制作91

7.3　模型的加载92

7.4　模型的开采与观测94

7.5　试验结果及分析94

7.5.1　方案Ⅰ模型试验结果及分析94

7.5.2　方案Ⅱ模型试验结果及分析95

7.6 总结97

8　条带煤柱稳定性的数值模拟研究98

8.1　概述98

8.2　有限元程序简介及分析99

8.2.1　有限元法概述99

8.2.2　有限元法的特点99

8.2.3　有限元法的解题步骤100

8.2.4　非线性有限元分析102

8.2.5　有限元分析程序简介104

8.3　计算模型的建立105

8.3.1　建模程序105

8.3.2　计算模型及结果图形输出109

8.3.3　关键点应力值111

8.4　数值模拟结果分析115

9　厚松散层下条带开采实践116

9.1　概述116

9.1.1　采区情况120

9.1.2　厚松散层的工程地质层组划分121

9.2　条带开采设计121

9.2.1　托板的筛选121

9.2.2　条带开采的优化设计122

9.2.3　条带开采地表移动和变形预计124

9.3　条带开采的观测研究125

9.3.1　开采试验的建站观测125

9.3.2　条带开采地表移动盆地特征126

9.3.3　地表移动变形的分布规律和最大值126

9.4　曲线拟合法求取参数128

9.4.1　曲线拟合的原理128

9.4.2　用曲线拟合法求预计参数130

9.5　移动角量参数特征的研究131

9.5.1　厚松散层沉积年代对角量参数的影响131

9.5.2　厚松散层性质对角量参数的影响131

9.5.3　厚松散层岩层移动角量参数综合分析132

10　条带开采实测资料分析133

10.1　永城矿区车集煤矿工程地质概况133

10.2　开采方案选取与观测站建立135

10.2.1　井上下情况135

10.2.2　地表移动变形预计及建筑物损坏分析135

10.2.3　开采方案137

10.2.4　试采区的建站观测138

10.3　厚松散层下条带开采实测资料分析138

10.3.1　地表移动变形分布规律及最大值138

10.3.2　概率积分法预计公式139

10.3.3　传统概率积分法预计结果140

10.4　修正模型预计142

10.4.1　岩层移动边界角参数选取142

10.4.2　修正模型预计结果143

10.5　厚松散层下条带开采预计参数分析145

11　重复采动对地表移动的影响149

11.1　概况149

11.1.1　重复采动岩层的“活化”机理149

11.1.2 重复采动地表移动参数宏观上的变化规律150

11.1.3 国内外重复采动的研究现状和存在的问题150

11.1.4　重复采动的研究方法151

11.2　重复采动相似模拟试验研究152

11.2.1　模型的设计152

11.2.2　试验结果及分析155

11.3　重复采动参数研究的灰色系统理论分析167

11.3.1　灰色系统理论167

11.3.2　基于重复采动相似模拟试验的灰色预测170

11.3.3　灰色预测结果分析175

11.3.4　灰色理论预计开采影响高度方法的不足及纠正思路176

11.3.5　基于重复采动相似模拟试验的灰色关联分析177

11.3.6 重复采动地表移动参数的灰色系统理论分析的结论评述179

附录181

附录1　相似模型实验观测值（模型1）181

附录2　相似模型实验观测值（模型2）182

附录3 相似模型试验Ⅰ初次采动岩层及地表移动实测数据表183

附录4　相似模型试验Ⅰ重复采动岩层及地表移动实测数据表184

附录5 相似模型试验Ⅱ初次采动岩层及地表移动实测数据表185

附录6　相似模拟试验Ⅱ重复采动岩层及地表移动实测数据表186

附录7　相似模拟试验Ⅲ初次采动岩层及地表移动实测数据表187

附录8　相似模拟试验Ⅲ重复采动岩层及地表移动实测数据表188

主要参考文献189