目錄 前言 1 緒論 1 1.1 金屬礦山覆巖移動(dòng)機(jī)理及防治技術(shù)研究意義 1 1.2 金屬礦山覆巖移動(dòng)機(jī)理及規(guī)律研究進(jìn)展 2 1.2.1 國外研究進(jìn)展 2 1.2.2 國內(nèi)研究進(jìn)展 5 1.3 金屬礦山覆巖移動(dòng)防治技術(shù)研究進(jìn)展及現(xiàn)狀 7 1.3.1 覆巖移動(dòng)防治技術(shù)的研究進(jìn)展 7 1.3.2 覆巖移動(dòng)防治技術(shù)研究內(nèi)容及現(xiàn)狀 11 參考文獻(xiàn) 14 2 金屬礦山采空區(qū)覆巖失穩(wěn)突變理論 21 2.1 突變理論的基本原理 22 2.2 金屬礦山采空區(qū)覆巖失穩(wěn)尖點(diǎn)突變模型 24 2.2.1 采空區(qū)覆巖地質(zhì)模型構(gòu)建 24 2.2.2 采空區(qū)覆巖平面應(yīng)力模型構(gòu)建 25 2.2.3 采空區(qū)覆巖空間應(yīng)力模型構(gòu)建 31 2.2.4 采空區(qū)覆巖失穩(wěn)突變理論判據(jù)構(gòu)建 38 2.3 覆巖失穩(wěn)突變理論工程應(yīng)用 40 2.3.1 工程背景 40 2.3.2 基于突變理論的礦房跨度與開采深度的關(guān)系 43 參考文獻(xiàn) 44 3 金屬礦山采空區(qū)覆巖破壞機(jī)理 46 3.1 金屬礦山采空區(qū)覆巖破壞特征 46 3.1.1 覆巖破壞機(jī)理及判據(jù) 46 3.1.2 采空區(qū)覆巖破壞規(guī)律評(píng)述 47 3.1.3 金屬礦山采空區(qū)覆巖破壞特征分析 50 3.1.4 覆巖破壞特征與聲發(fā)射關(guān)系 56 3.1.5 覆巖破壞特征與應(yīng)力關(guān)系 58 3.1.6 覆巖破壞特征與位移關(guān)系 70 3.2 覆巖移動(dòng)規(guī)律與開采空區(qū)體積時(shí)空關(guān)系 72 3.2.1 覆巖移動(dòng)與開采空區(qū)體積動(dòng)態(tài)關(guān)系 72 3.2.2 覆巖移動(dòng)規(guī)律與采空區(qū)體積時(shí)空關(guān)系模型 76 3.3 金屬礦山采空區(qū)覆巖破壞區(qū)域的定義與特征 79 3.3.1 金屬礦山采空區(qū)覆巖破壞區(qū)域的定義與劃分 79 3.3.2 金屬礦山垮落機(jī)理和特征與煤礦冒落的區(qū)別 82 參考文獻(xiàn) 83 4 基于時(shí)空關(guān)系的采空區(qū)覆巖沉降動(dòng)態(tài)預(yù)測方法 85 4.1 覆巖薄板沉降模型構(gòu)建 86 4.2 覆巖厚板沉降模型構(gòu)建 93 4.3 構(gòu)造應(yīng)力覆巖沉降模型構(gòu)建 99 4.4 構(gòu)造應(yīng)力+自重應(yīng)力覆巖沉降模型構(gòu)建 109 4.5 覆巖沉降動(dòng)態(tài)模型 113 4.6 基于時(shí)空關(guān)系的采空區(qū)覆巖沉降動(dòng)態(tài)預(yù)測模型構(gòu)建 116 4.6.1 采空區(qū)覆巖沉降動(dòng)態(tài)預(yù)測模型構(gòu)建 116 4.6.2 模型驗(yàn)證 120 參考文獻(xiàn) 124 5 金屬礦山覆巖破壞冒落高度預(yù)測 125 5.1 金屬礦山采空區(qū)覆巖破壞高度影響因素 126 5.2 金屬礦山覆巖冒落區(qū)域分析 128 5.3 基于量綱分析的金屬礦山覆巖冒落規(guī)律及預(yù)測 130 5.3.1 物理量的選取與解析 130 5.3.2 量綱模型構(gòu)建 131 5.3.3 覆巖垮落高度與各因素物理量的關(guān)系 132 5.4 工程應(yīng)用 135 5.4.1 工程實(shí)例1 135 5.4.2 工程實(shí)例2 136 5.4.3 工程實(shí)例3 136 參考文獻(xiàn) 137 6 采空區(qū)頂板覆巖強(qiáng)度折減法安全判別研究 138 6.1 金屬礦山采空區(qū)覆巖強(qiáng)度折減原理及破壞標(biāo)準(zhǔn) 138 6.1.1 計(jì)算原理和本構(gòu)模型 138 6.1.2 強(qiáng)度折減法實(shí)現(xiàn)原理 142 6.1.3 強(qiáng)度折減法破壞判據(jù) 143 6.2 安全系數(shù)求解 144 6.3 采空區(qū)頂板覆巖強(qiáng)度安全判別 144 6.3.1 基本假設(shè) 145 6.3.2 數(shù)值模擬方案建立與分析 145 6.3.3 原生礦柱數(shù)值模擬結(jié)果與分析 146 6.3.4 人工礦柱數(shù)值模擬結(jié)果與分析 149 6.3.5 原生礦柱支護(hù)下覆巖強(qiáng)度折減法的安全性 152 6.3.6 人工礦柱支護(hù)下覆巖強(qiáng)度折減法的安全性 153 參考文獻(xiàn) 156 7 人工礦柱支護(hù)下覆巖移動(dòng)機(jī)理及防治技術(shù) 158 7.1 人工礦柱承載力學(xué)機(jī)理 158 7.1.1 礦柱強(qiáng)度載荷理論述評(píng) 158 7.1.2 人工礦柱承載機(jī)理 160 7.2 人工礦柱尺寸參數(shù)與防治覆巖移動(dòng)效果 162 7.2.1 人工礦柱合理結(jié)構(gòu)參數(shù) 162 7.2.2 人工礦柱穩(wěn)定性關(guān)鍵因素 164 7.2.3 防治覆巖移動(dòng)效果現(xiàn)場試驗(yàn) 168 7.3 人工礦柱防治覆巖移動(dòng)機(jī)理 174 7.3.1 人工礦柱相似模型試驗(yàn)原理及相似準(zhǔn)則 174 7.3.2 人工礦柱模型試驗(yàn)設(shè)計(jì) 178 7.3.3 人工礦柱與原生礦柱防治覆巖移動(dòng)機(jī)理及效果 182 7.3.4 不同尺寸人工礦柱防治覆巖移動(dòng)機(jī)理及效果 189 7.3.5 逐級(jí)加載條件下不同支護(hù)方式覆巖移動(dòng)特征 191 7.4 人工礦柱防治覆巖移動(dòng)及破壞規(guī)律 198 7.4.1 人工礦柱支護(hù)條件下覆巖移動(dòng)規(guī)律 198 7.4.2 人工礦柱支護(hù)條件下覆巖微觀破壞機(jī)理 201 參考文獻(xiàn) 208 8 基于能量法的金屬礦山人工礦柱穩(wěn)定性 210 8.1 人工礦柱破壞模式 211 8.2 力學(xué)模型 211 8.3 人工礦柱能量極限狀態(tài)方程 212 8.4 人工礦柱設(shè)計(jì)穩(wěn)定性分析 215 8.5 工程實(shí)例 217 參考文獻(xiàn) 219 9 充填條件下覆巖移動(dòng)特征及防治效果 221 9.1 礦山巖體結(jié)構(gòu)面及采空區(qū)調(diào)查 221 9.2 計(jì)算模型與參數(shù) 223 9.2.1 計(jì)算模型 223 9.2.2 計(jì)算參數(shù) 224 9.2.3 計(jì)算過程設(shè)計(jì) 225 9.3 不充填時(shí)覆巖移動(dòng)特征 226 9.4 全充填時(shí)覆巖移動(dòng)特征 228 9.5 充填不同中段時(shí)覆巖移動(dòng)特征 231 9.6 充填不同關(guān)鍵隔離層防治覆巖移動(dòng)效果 238 參考文獻(xiàn) 240