煤矿采动覆岩结构演化与地表沉陷影响分析

"采动覆岩结构演化特征及对地表沉陷的影响分析" 本文主要探讨了地下煤矿开采过程中采空区覆岩结构的变化特征及其对地表沉陷的影响。研究的核心在于通过土力学和材料力学的角度，理解覆岩层在不同开采阶段的破坏模式，并建立相应的力学模型来预测地表移动变形。 作者首先将煤层上方的覆岩层结构概括为三种基本形态的梁模型：简支梁、悬臂梁和砌体梁。这些模型分别对应于开采初期、中期和晚期的不同覆岩状态。通过对不同开采进度下的力学模型分析，他们推演出覆岩层在各阶段的破坏和演化形态。 随着开采的深入，采空区的形成和填充状况会改变覆岩层的力学特性。文章考虑了采空区是否充满以及多层梁共存的情况，构建了相应的力学模型，进一步解析了覆岩层的变形规律。此外，研究还涉及到了离层现象，即岩层间的断裂带。作者通过离层在采空区内的传播和其自身的发展过程，建立了从充分采动离层到超充分采动离层的数学模型，从而推算出覆岩层离层的横向宽度。 基于离层最后阶段的动态变化，文章设计了理论预计模型，用于计算充满离层和未充满离层条件下的地表变形下沉。为了验证模型的准确性，研究者采用实测数据和数值模拟相结合的方式，以三道沟煤矿为例，建立了数值模拟模型并与实测数据对比，结果显示最大相对误差仅为5.8%，在可接受的误差范围内，这表明理论预计模型与实际状况吻合度较高。 该研究深入分析了采动覆岩结构的演化特征，揭示了其对地表沉陷的具体影响，提出的力学模型和预计方法对于地下煤矿开采过程中的地表移动预测具有重要的实践意义，有助于提高开采安全性和环境保护。