本书主要介绍了金属矿山覆岩移动机理及防治技术。内容包括人工矿柱支护下覆岩失稳突变的空间模型、构造应力和自重应力作用下的覆岩沉降动态力学预测、覆岩冒落高度预测、人工矿柱和原生矿柱支护下的覆岩强度安全判据、人工矿柱稳定性的判别等。
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前言
1 绪论 1
1.1 金属矿山覆岩移动机理及防治技术研究意义 1
1.2 金属矿山覆岩移动机理及规律研究进展 2
1.2.1 国外研究进展 2
1.2.2 国内研究进展 5
1.3 金属矿山覆岩移动防治技术研究进展及现状 7
1.3.1 覆岩移动防治技术的研究进展 7
1.3.2 覆岩移动防治技术研究内容及现状 11
参考文献 14
2 金属矿山采空区覆岩失稳突变理论 21
2.1 突变理论的基本原理 22
2.2 金属矿山采空区覆岩失稳尖点突变模型 24
2.2.1 采空区覆岩地质模型构建 24
2.2.2 采空区覆岩平面应力模型构建 25
2.2.3 采空区覆岩空间应力模型构建 31
2.2.4 采空区覆岩失稳突变理论判据构建 38
2.3 覆岩失稳突变理论工程应用 40
2.3.1 工程背景 40
2.3.2 基于突变理论的矿房跨度与开采深度的关系 43
参考文献 44
3 金属矿山采空区覆岩破坏机理 46
3.1 金属矿山采空区覆岩破坏特征 46
3.1.1 覆岩破坏机理及判据 46
3.1.2 采空区覆岩破坏规律评述 47
3.1.3 金属矿山采空区覆岩破坏特征分析 50
3.1.4 覆岩破坏特征与声发射关系 56
3.1.5 覆岩破坏特征与应力关系 58
3.1.6 覆岩破坏特征与位移关系 70
3.2 覆岩移动规律与开采空区体积时空关系 72
3.2.1 覆岩移动与开采空区体积动态关系 72
3.2.2 覆岩移动规律与采空区体积时空关系模型 76
3.3 金属矿山采空区覆岩破坏区域的定义与特征 79
3.3.1 金属矿山采空区覆岩破坏区域的定义与划分 79
3.3.2 金属矿山垮落机理和特征与煤矿冒落的区别 82
参考文献 83
4 基于时空关系的采空区覆岩沉降动态预测方法 85
4.1 覆岩薄板沉降模型构建 86
4.2 覆岩厚板沉降模型构建 93
4.3 构造应力覆岩沉降模型构建 99
4.4 构造应力+自重应力覆岩沉降模型构建 109
4.5 覆岩沉降动态模型 113
4.6 基于时空关系的采空区覆岩沉降动态预测模型构建 116
4.6.1 采空区覆岩沉降动态预测模型构建 116
4.6.2 模型验证 120
参考文献 124
5 金属矿山覆岩破坏冒落高度预测 125
5.1 金属矿山采空区覆岩破坏高度影响因素 126
5.2 金属矿山覆岩冒落区域分析 128
5.3 基于量纲分析的金属矿山覆岩冒落规律及预测 130
5.3.1 物理量的选取与解析 130
5.3.2 量纲模型构建 131
5.3.3 覆岩垮落高度与各因素物理量的关系 132
5.4 工程应用 135
5.4.1 工程实例1 135
5.4.2 工程实例2 136
5.4.3 工程实例3 136
参考文献 137
6 采空区顶板覆岩强度折减法安全判别研究 138
6.1 金属矿山采空区覆岩强度折减原理及破坏标准 138
6.1.1 计算原理和本构模型 138
6.1.2 强度折减法实现原理 142
6.1.3 强度折减法破坏判据 143
6.2 安全系数求解 144
6.3 采空区顶板覆岩强度安全判别 144
6.3.1 基本假设 145
6.3.2 数值模拟方案建立与分析 145
6.3.3 原生矿柱数值模拟结果与分析 146
6.3.4 人工矿柱数值模拟结果与分析 149
6.3.5 原生矿柱支护下覆岩强度折减法的安全性 152
6.3.6 人工矿柱支护下覆岩强度折减法的安全性 153
参考文献 156
7 人工矿柱支护下覆岩移动机理及防治技术 158
7.1 人工矿柱承载力学机理 158
7.1.1 矿柱强度载荷理论述评 158
7.1.2 人工矿柱承载机理 160
7.2 人工矿柱尺寸参数与防治覆岩移动效果 162
7.2.1 人工矿柱合理结构参数 162
7.2.2 人工矿柱稳定性关键因素 164
7.2.3 防治覆岩移动效果现场试验 168
7.3 人工矿柱防治覆岩移动机理 174
7.3.1 人工矿柱相似模型试验原理及相似准则 174
7.3.2 人工矿柱模型试验设计 178
7.3.3 人工矿柱与原生矿柱防治覆岩移动机理及效果 182
7.3.4 不同尺寸人工矿柱防治覆岩移动机理及效果 189
7.3.5 逐级加载条件下不同支护方式覆岩移动特征 191
7.4 人工矿柱防治覆岩移动及破坏规律 198
7.4.1 人工矿柱支护条件下覆岩移动规律 198
7.4.2 人工矿柱支护条件下覆岩微观破坏机理 201
参考文献 208
8 基于能量法的金属矿山人工矿柱稳定性 210
8.1 人工矿柱破坏模式 211
8.2 力学模型 211
8.3 人工矿柱能量极限状态方程 212
8.4 人工矿柱设计稳定性分析 215
8.5 工程实例 217
参考文献 219
9 充填条件下覆岩移动特征及防治效果 221
9.1 矿山岩体结构面及采空区调查 221
9.2 计算模型与参数 223
9.2.1 计算模型 223
9.2.2 计算参数 224
9.2.3 计算过程设计 225
9.3 不充填时覆岩移动特征 226
9.4 全充填时覆岩移动特征 228
9.5 充填不同中段时覆岩移动特征 231
9.6 充填不同关键隔离层防治覆岩移动效果 238
参考文献 240
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