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煤炭在我国一次能源消费结构中仍然占主导地位,我国煤炭开采地表塌陷面积居世界首位,地层移动变形机理及规律一直以来是国内外学者研究的热门课题。不同矿区多变的地质、采矿条件使得地表沉陷规律不一,经验类比法往往在特定的地质、采矿条件下造成较大偏差。本文针对霍尔辛赫煤矿厚松散层、放顶煤和推采陷落柱条件下的地表异常沉陷问题,通过理论分析、力学推导、相似模拟、数值模拟和现场实测等综合手段,结合采矿学、地质学、矿山压力、开采沉陷学和土力学等相关学科的理论研究方法,研究了霍尔辛赫煤矿3205工作面地表异常沉陷影响因素。基于覆岩破坏和松散层协同变形机理,构建了 3种地层沉陷模型并给出了相应的适用条件和特征;构建了陷落柱“四带”力学模型并研究了推采陷落柱条件下的裂隙场、应力场及其对地表沉降的影响规律;通过力学分析和模拟实验重点研究了松散流沙层影响地表沉降的机理与规律。论文主要研究内容及结论如下:（1）地表异常沉陷区域特征及主控因素3205工作面推进方向上（走向）,达到超充分采动,倾向方向上采动未达充分采动;经实测,地表下沉盆面积地比预计结果大,水平变形值比预计结果大,下沉值比预计结果小。松散层厚度大、高强度开采（大采高和综放）和推采陷落柱是引起地表异常沉降的主控因素。（2）基于“岩采比”和“土岩比”研究了地层沉陷形态对于近水平煤层,采厚、基岩厚度、松散层厚度和地应力（主要是水平主应力）大小影响基岩移动变形形态成“马鞍型”或“倒漏斗形”。提出岩采比和土岩比越大,基岩移动变形形态偏向“马鞍型”,岩采比和土岩比越大,基岩移动变形形态偏向“倒漏斗型”。（3）针对厚松散层,构建了 3种地层沉降模型,并分析了其特征基于岩采比λ大小,将厚松散层地层开采沉陷划分为3种模型,即“大小漏斗模型”、“双曲线模型”和“Y模型”,并给出了 3种模型地表沉陷范围D的表达式:①λ>a/（bM+c）时符合“大小漏斗模型”:D=2[cotθH基+cot（45°+ψ/2）H±]+d②λ≤a/（bM+c）时符合“双曲线”:D=2a(（1+H2/b2）1/2)③λ≤a/（bM+c）且基岩抗剪能力差时符合“Y模型”:D=2 cot（45°+φ/2）H上+d霍尔辛赫煤矿3205工作面开采地表沉陷符合“大小漏斗模型”,计算其地表沉陷范围D=（214.4+d）m,比“双曲线模型”计算得到的地表沉陷范围扩大约308.8m。（4）考虑陷落柱及其围岩地质力学特征,构建了陷落柱“四带”力学模型类比工作面开采及采空区覆岩垮落,基于岩溶陷落柱及围岩在横向上的地质分带特征,在工作面推进方向,分为柱体低应力带、柱边应力降低带、外围应力升高带和原岩应力稳定带。工作面推进过程引起的应力变化与陷落柱围岩特殊应力状态发生耦合作用,应力产生叠加和抵消。工作面超前支承应力的耦合作用分为5个阶段:耦合发生、耦合增强、柱体吸收、二次耦合和耦合渐散。在推采过陷落柱的整个过程中,应力叠加发生两次,但由于推采过程和岩体性质不同,应力叠加区域并不对称。（5）基于陷落柱形成特点及围岩地质特征,构建了陷落柱-围岩裂隙模型将柱体及围岩由内向外分为柱体杂乱堆积区、柱边裂隙张开区、外围裂隙孕育区和原岩产状稳定区。结合陷落柱-围岩裂隙模型和采动裂隙“O”形圈理论,分析了覆岩裂隙场的耦合规律。覆岩存在采动裂隙场和陷落柱围岩裂隙场,采动裂隙场以“O”形圈内的离层裂隙和重新压实区下部的断裂裂隙为主。采动影响下裂隙场发生耦合,同时陷落柱围岩裂隙场又产生新的变化,两者的综合作用使覆岩破坏呈现出新特点。（6）相似模拟、数值模拟推采陷落柱围岩应力、裂隙和地表沉陷特征模拟结果显示,推采陷落柱的工作面覆岩在陷落柱围岩形成集中破坏,工作面遇陷落柱前60 m至20 m、过陷落柱后40 m范围均属于支承压力高值区。柱顶围岩由于拉破坏产生横向离层裂隙和纵向断裂裂隙,自身可相互贯通。而柱边围岩与柱体产生倾离性使得岩层下沉容易,且在垂直拉应力作用下,柱边采动新生裂隙以离层裂隙为主。纵向断裂裂隙多形成于揭露陷落柱期间且集中于距采场较近的区域,是由于工作面剪破坏区波及以及岩层回转充分所致。两类新生裂隙可与两大裂隙场的裂隙相贯通。研究表明,推采后陷落柱顶部出现较大变形沉陷,可以局部影响地表移动变形量。（7）建立了采动影响下流沙层与黏土层的流固耦合模型v=2qx/Eb（1-3x/b）y-γnsinθ/2Ey2+C其中,γn为黏土重度,C为积分所得常数。采动后沙土层以采空区边界对地表投影点为界,分为拉伸段和压缩段。在重力和渗透力两种体力作用下,与上覆黏土层产生相对错动。在未达到水力坡降时,沙土层沿厚度方向在沙土层内部发生线性错动,沙土层上下面错动值达到最大bq/E;达到水力迫降时,产生流土现象,最大移动值为4q/Ey。（8）饱水流沙层采动活化机制研发专门试验装置,研究了浅部沙土受采动下沉和倾斜影响成为流沙后,上部黏土层移动的规律。分别研究了自然安息角和临界水力坡降对饱和砂、黏土流动性的影响;砂层颗粒大小对黏土层隆起和平错的影响;黏土层厚度对局部隆起和平错的影响;主体模型角度对黏土层隆起和平错的影响。表明采动沉降影响可以局部增大地表移动变形量。以上研究成果合理解释了霍尔辛赫煤矿3205工作面地表异常沉陷机理,同时,研究成果丰富了我国开采沉陷理论,对类似地质条件下的工程问题具有借鉴意义。