近水平煤层高强度开采覆岩及地表偏态沉陷机理及预测

第1章 绪论

1.1 开采沉陷国内外研究现状

1.1.1 开采沉陷理论的发展历程

1.1.2 开采沉陷的主要研究手段

1.1.3 开采沉陷覆岩及地表移动规律

1.1.4 开采沉陷预测方法研究现状

1.2 近水平煤层高强度开采覆岩及地表沉陷研究现状

1.3 存在的问题

1.4 主要研究内容

1.5 本章小结

第2章 近水平煤层开采沉陷机理及相关传统理论

2.1 近水平煤层开采岩层移动和破坏规律

2.1.1 岩层移动和破坏的过程

2.1.2 岩层移动和破坏的形式

2.1.3 岩层移动和破坏的分带

2.2 地表下沉盆地的特征

2.2.1 地表移动和破坏的形式

2.2.2 充分采动程度

2.2.3 地表下沉盆地内的三个区域

2.3 地表移动和变形分布规律

2.3.1 地表移动和变形分析

2.3.2 地表下沉稳定后主断面内移动和变形分布规律

2.3.3 地表下沉稳定后全盆地内地表移动和变形分布规律

2.4 地表沉陷预计理论

2.4.1 走向主断面移动和变形预计

2.4.2 倾向主断面移动和变形预计

2.4.3 任意点移动和变形预计

2.4.4 任意形状工作面开采时地表任意点的移动和变形预计

2.5 本章小节

第3章 近水平煤层高强度开采地表剧烈移动规律

3.1 近水平煤层高强度开采实测地表移动规律工作面尺度分析

3.1.1 22407工作面概况

3.1.2 地表移动观测站概况

3.1.3 角量参数特征分析

3.1.4 动态移动规律及参数分析

3.1.5 地表损坏类型及其发育规律

3.1.6 地表移动的偏态性分析

3.2 近水平煤层高强度开采地表移动实测规律矿区尺度分析

3.2.1 神东矿区地质采矿条件概况

3.2.2 近水平煤层高强度开采地表移动参数实测分析

3.2.3 神东矿区地表动态移动变形参数

3.2.4 地表动态移动变形与变形速度关系分析

3.2.5 近水平煤层高强度开采地表移动特征实测分析

3.3 本章小结

第4章 近水平煤层高强度开采地表沉陷机理实验室模拟分析

4.1 近水平煤层高强度开采地表沉陷机理模拟方案设计

4.1.1 实验室模拟试验设计目的

4.1.2 模拟的地质采矿条件、相似系数及模型配比的确定

4.1.3 相似模型的建立

4.2 采动覆岩沉陷机理模型试验分析

4.2.1 模型一采场覆岩动态破坏规律及其采动响应特征

4.2.2 模型二采场覆岩动态破坏规律及其采动响应特征

4.3 近水平煤层高强度开采覆岩沉陷分区研究

4.3.1 基岩沉陷分区

4.3.2 松散层沉陷分区

4.4 近水平煤层高强度开采基岩分区沉陷特征分析

4.4.1 “破断岩层堆压”区岩体破坏规律

4.4.2 开切眼侧和工作面推进位置侧“错端叠梁”区岩体非对称破坏规律

4.5 近水平煤层高强度开采地表非连续破坏形成机理分析

4.5.1 台阶型裂缝形成机理分析

4.5.2 漏斗状塌陷坑形成机理分析

4.6 本章小结

第5章 近水平煤层高强度开采地表偏态沉陷机理理论分析

5.1 力学模型的选择及坐标系的构建

5.2 地表下沉盆地的空间偏态性分析

5.3 采动影响区地表点下沉的时间偏态性分析

5.4 覆岩位移边界的形态偏态性分析

5.4.1 基岩位移边界形态

5.4.2 松散层位移边界形态

5.4.3 覆岩位移边界总形态

5.5 本章小结

第6章 近水平煤层高强度开采地表沉陷预测模型

6.1 单点时间域覆岩及地表沉陷预测模型的构建

6.1.1 预测函数选择的合理性分析

6.1.2 预测模型的构建

6.1.3 预测模型的精度分析

6.1.4 预测模型的应用范围

6.1.5 模型参数和函数特征

6.2 地表下沉速度时空分布规律的模拟分析

6.2.1 模型的建立

6.2.2 下沉速度时空分布规律的分析

6.3 空间域地表沉陷动态预测模型的建立

6.3.1 预测函数选择的合理性分析

6.3.2 空间域地表沉陷动态预测模型的构建

6.4 本章小结

第7章 工程应用

7.1 实例一

7.1.1 地表偏态沉陷空间分布规律的实例验证

7.1.2 预测模型的实例验证

7.2 实例二

7.3 本章小结

第8章 结论

参考文献

本书基于近水平煤层高强度开采沉陷研究背景和现状，总结现有近水平煤层开采沉陷相关理论，从工作面和矿区两种尺度深入研究了近水平煤层高强度开采的沉陷规律，采用实验室模拟方法对近水平煤层高强度开采的沉陷机理进行了揭示，从理论角度阐释了近水平煤层高强度开采条件下覆岩和地表的偏态沉陷机理，还构建了符合偏态沉陷特征的时空域沉陷预测模型，并结合实例对沉陷预测模型进行了验证。

本书可供测绘、采矿、生态、环境等相关领域的高等院校师生以及企业科研人员和现场工程技术人员参考。