›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (S1): 232-236.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

煤层地下开采地表沉陷预测的边值方法

杨治林   

  1. 西安科技大学 理学院,西安 710054
  • 收稿日期:2010-04-24 出版日期:2010-08-10 发布日期:2010-09-09
  • 作者简介:杨治林,男,1957年生,教授,主要从事固体力学与结构稳定方面的教学和研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No. 40572155)资助。

Prediction of surface subsidence in underground mining seam based on the boundary value method

YANG Zhi-lin   

  1. College of Sciences, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an 710054, China
  • Received:2010-04-24 Online:2010-08-10 Published:2010-09-09

摘要:

采空区上覆岩、土体对地表沉陷的耦合行为可归结为弹性理论的边值问题,由不同性状松散表土层确定的应力边界和岩、土体之间形成的位移边界构成了相应边值问题的定解条件。在已有研究成果的基础上,提出了地表下沉预测研究的边值提法,以探讨地下开采引起的地表沉陷规律。给出了采空区上覆表土层内任一点的位移和地表下沉的计算公式,确定了地表沉陷的范围,并以神东矿区大柳塔1203工作面开采引发的地表沉陷为例给出了工程实例。研究结果表明,采空区上覆岩体对地表及表土层内任一点下沉的影响取决于上部岩层破断后的结构形态;采空区上覆土体对地表下沉量的作用与土体性质及表土层厚度有关,土体对表土层下沉的影响由下而上增大,呈非线性变化,至地表达最大值;地表沉陷区域随表土层厚度的增加而增大,其影响范围远大于采空区。

关键词: 采空区, 采空区上覆岩、土体, 边值问题, 地表沉陷, 沉陷区域

Abstract:

Coupling behavior of rock and soil mass above the goaf to the surface subsidence can be considered as boundary value problems in the theory of elasticity. The stress boundary formed by unconsolidated soil layers of different characters and the displacement boundary formed between rock and soil mass constitute relevant determining conditions of boundary value problems. According to current research results, a prediction method of the surface subsidence based on the boundary value method was put forward to reveal surface subsidence laws due to underground mining. Some computation formulas for soil displacement and surface subsidence were derived; and the range of the surface subsidence was determined; and an application with the example of surface subsidence for Daliuta 1203 face was presented. The results indicate that the subsidence of ground and soil influenced by rock mass above the goaf depend on structural form of top rock layers, that the surface subsidence influenced by soil mass is related to the soil quality and soil thickness, and the soil subsidence affected by soil mass increases with nonlinear characteristics from bottom to top, until it reaches the extreme on the surface. And it is also shown that the range of the surface subsidence increases with the increasing of soil thickness, and its extension is far larger than the goaf itself.

Key words: goaf, rock and soil mass above goaf, boundary value problem, surface subsidence, range of surface subsidence

中图分类号: 

  • P 634
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