华东华北厚松散层下松散层拱结构对采动覆岩运动的影响及实证

本文主要探讨了松散层拱结构模型在采矿工程中的重要性，特别是在处理厚松散层覆盖基岩时的采动覆岩承载问题。通常，传统研究倾向于集中于基岩的承载能力，而忽视了上覆松散层内部可能存在的复杂承载结构。然而，华东和华北地区的许多矿区普遍存在着深厚的松散层，这对矿产开采过程中的地表稳定性有着显著影响。 作者汪锋、许家林、陈绍杰和任梦梓针对这一问题，构建了一种全新的松散层拱承载结构力学模型，该模型不仅考虑了基岩，还深入分析了松散层内部的动态承载特性。他们通过理论推导，得出了松散层拱的形态方程、矢跨比方程和厚度方程，这些方程提供了理解和预测松散层如何影响覆岩运动的关键参数。研究还揭示了松散层拱形成所需的临界松散层厚度的理论表达式，这在工程实践中具有重要的指导意义。 进一步的研究内容包括对侧压系数、松散层内摩擦角和内聚力等参数的敏感性分析，这些参数的变化会直接影响松散层拱的形态和其对覆岩运动的影响程度。通过相似物理模拟实验，研究人员得以揭示了松散层拱在不同参数下的行为模式，这对于优化开采策略、减少地表沉陷风险具有实际应用价值。 论文的实证部分，作者利用鲍店煤矿1312工作面在厚松散层条件下开采时的地表沉陷实测数据进行了验证，证明了松散层拱结构模型的有效性和准确性。研究成果对于理解和控制采矿活动中的地表稳定性问题具有重要意义，尤其是在复杂地质条件下，对于保障矿产开采过程的安全性和可持续性具有深远影响。 本研究不仅填补了传统研究的空白，也提供了实用的工具和理论基础，以支持采矿工程师在设计和实施开采计划时更好地考虑松散层的动态承载特性，从而减小开采对环境的影响并提高整体开采效率。