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薄表土层覆盖区双层介质地基附加应力传递模型
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作者 高超 田国灿 +1 位作者 徐乃忠 张玉军 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4365-4376,共12页
在采空区对应地表兴建建筑物,地基附加应力的作用可能引起采空区已稳定结构的活化并产生地表残余移动变形,影响建筑物的安全使用;针对薄表土层地区的地基附加应力、荷载影响深度计算模型较少且不完善的特点,需从计算过程简单、参数较少... 在采空区对应地表兴建建筑物,地基附加应力的作用可能引起采空区已稳定结构的活化并产生地表残余移动变形,影响建筑物的安全使用;针对薄表土层地区的地基附加应力、荷载影响深度计算模型较少且不完善的特点,需从计算过程简单、参数较少且易获得等角度出发,进一步探索双层弹性介质地基附加应力传递模型。首先将薄表土层地区的地基简化为上部厚度较薄、力学强度较弱的表土层,下部为厚度较大、力学强度较大的岩石层地基模型;其次基于Boussinesp弹性解,假定双层地基的各分层分别为横观各向同性弹性体且地基附加应力传播过程中无动能的变化;再次基于岩土层分界面表土与基岩微单元层的弹性应变能守恒和竖向附加应力平衡条件,建立平衡方程,并借助Matlab对方程中的各分项式进行积分求解与化简,推导出适用于薄表土层地区矩形与圆形均布荷载作用下的基础中心点正下方地基附加应力求解方程;然后根据建筑物地基附加应力影响下的采空区稳定性分析方法,基于C#语言编写出薄表土层地区拟建工程对采空区场地稳定性影响分析软件,实现了地基附加应力计算与采空区稳定性评价的科学与高效化,同时对双层介质地基附加应力求解模型进行了验证并与广泛应用的均一介质模型计算结果进行了对比;最后对双层介质参数E1、μ1与E2、μ2对地基附加应力及影响深度规律进行了分析。结果表明:薄表土层地区双层介质地基附加应力传递模型求解简单、结果科学准确;薄表土层双层弹性地基内竖向附加应力在表土层中传播过程中存在一定程度衰减;相对于均一介质体,双层介质地基附加应力影响深度减少5.3%~10.3%;基岩与表土层的弹性模量E_(2)/E_(1)越大,基岩内部沿深度方向的地基附加应力衰减越明显、传递深度越小;地基附加应力对于表土与基岩的泊松比敏感性较差,但仍表现出μ_(1)/μ_(2)越小,基岩内部沿深度方向的地基附加应力越小、传递深度越小的特点。 展开更多
关键词 薄表土层 双层介质 Boussinesp弹性解 微单元层 弹性应变能守恒 附加应力影响规律
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浅埋薄表土层特厚煤层强制放顶条件下主要地裂缝演化规律实测 被引量：9
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作者 王朋飞 牛一帆 +3 位作者 陈可夯 张建利 高梦男 余洋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3674-3687,共14页
黄河流域是我国重要的生态屏障,也是我国重要煤炭基地集中区,生态保护与煤炭开采矛盾在此处异常突出。晋北煤炭基地具有典型浅埋薄表土层特厚煤层坚硬顶板的埋藏条件普遍采用强制放顶技术进行煤炭资源生产,但鲜见相关地理及技术条件下... 黄河流域是我国重要的生态屏障,也是我国重要煤炭基地集中区,生态保护与煤炭开采矛盾在此处异常突出。晋北煤炭基地具有典型浅埋薄表土层特厚煤层坚硬顶板的埋藏条件普遍采用强制放顶技术进行煤炭资源生产,但鲜见相关地理及技术条件下的地表主要裂缝演化规律研究,地表主要裂缝的产生制约着此类矿井生态保护与煤炭开采协同发展。为此,针对该条件下地裂缝的演化规律进行了实测研究,得到:①主要裂缝产生于开采边界,表现为先张拉、后上下错动且裂缝上部与下部脱离、上台阶下方会出现空洞。②工作面“见方”时,开采各边界主要裂缝发育情况类似,“见方”后,关键层按循环爆破步距(20 m)的3倍周期垮落,两侧巷道上方地表主要裂缝也按60 m“跳跃式”发育。③工作面正上方主要裂缝宽度及高差始终小于其他3处开采边界的主要裂缝,且闭合速度每隔一个放顶步距发生一次改变。④深(采深)厚(采厚)比较小、表土层薄时易造成对地表破坏最严重的边界不可自修复大裂缝,且裂隙带直达地表,绝大多数主要裂缝处于采场边界内,裂缝闭合周期更短,约9 d。⑤110和N00工法及错层位等无煤柱开采技术可扩大均匀沉陷区范围,缓解边界台阶裂缝损害,有利于源头治理和节省成本。 展开更多
关键词 浅埋 特厚煤层 薄表土层 坚硬顶板 地裂缝
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巨野矿区厚表土薄基岩综放工作面微震响应特征 被引量：6
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作者 殷海晨 刘国磊 +1 位作者 曹安业 王泽东 《煤炭工程》 北大核心 2022年第8期61-66,共6页
针对巨野矿区深厚表土条件下综放工作面基本顶破断产生强动载,诱发强烈矿压显现的问题,采用理论分析、现场试验等方法对单侧采空工作面和大煤柱跳采工作面的微震响应规律进行研究,为强动载与高静载耦合叠加型冲击地压的防治工作提供技... 针对巨野矿区深厚表土条件下综放工作面基本顶破断产生强动载,诱发强烈矿压显现的问题,采用理论分析、现场试验等方法对单侧采空工作面和大煤柱跳采工作面的微震响应规律进行研究,为强动载与高静载耦合叠加型冲击地压的防治工作提供技术依据和经验借鉴。研究结果表明:巨厚松散层在煤层开采后垮落、沉降明显,细砂岩基本顶是动静载叠加冲击风险影响较大的主关键层;工作面超前支承应力峰值区域的采空侧巷道、采空区走向边界、地质构造区域是强微震事件高发区域;留230m煤柱跳采的工作面微震事件数量和能量在倾向上呈偏向采空区一侧分布的双峰型,大尺寸煤柱不能完全阻隔采空区应力传递影响;工作面应保持低强度匀速推采,避免引起基本顶的大规模能量积聚和突发性释放,同时分析微震频次和能级降低情况能预测基本顶后续大规模破断的时机,提前采取专项防冲措施。 展开更多
关键词 厚表土层 薄基岩 关键层 微震监测 综放开采
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6305综放工作面厚表土层薄基岩地表下沉运动特征及原因分析 被引量：4
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作者 肖自义 万晓 +1 位作者 焦仕学 李波 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第10期36-39,共4页
为了探索厚表土层薄基岩地表下沉运动特征及原因分析,以典型的厚表土层薄基岩厚煤层开采的新巨龙煤矿6305综放工作面为基础,采用理论分析和现场实测相结合的方法进行研究。首先研究得出6305综放工作面地表下沉可分为3个阶段,分别为缓慢... 为了探索厚表土层薄基岩地表下沉运动特征及原因分析,以典型的厚表土层薄基岩厚煤层开采的新巨龙煤矿6305综放工作面为基础,采用理论分析和现场实测相结合的方法进行研究。首先研究得出6305综放工作面地表下沉可分为3个阶段,分别为缓慢下沉阶段、加速下沉阶段、下沉衰减阶段,并分析了各阶段的地表下沉特征,然后基于6305综放工作面覆岩运动和微震数据解释了该工作面地表沉陷特征及三阶段产生原因。 展开更多
关键词 厚表土层 薄基岩 地表沉陷 岩层移动 微震监测
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