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1 绪论1

1.1 开采沉陷研究的意义1

1.2 开采沉陷研究的历史沿革与现状3

1.3 急倾斜煤层开采沉陷研究现状6

1.4 研究问题的提出7

1.5 主要研究内容及技术路线9

1.6 小结10

2 急倾斜煤层开采岩层移动的力学模式11

2.1 急倾斜煤层开采及赋存特点11

2.2 急倾斜煤层开采岩层移动的特征12

2.3 急倾斜煤层开采岩层移动的结构13

2.4 急倾斜煤层开采岩层移动的力学模式16

2.4.1 弹性岩板的力学模型17

2.4.2 “厂”型移动拱极限跨距及其稳定性22

2.5 小结26

3 急倾斜煤层复合岩层移动模型28

3.1 复合层状介质理论28

3.2 “厂”型移动拱复合层状岩层下沉公式的建立30

3.2.1 复合岩层连续开采岩层下沉公式30

3.2.2 “厂”型移动拱复合岩层下沉公式的建立32

3.2.3 “厂”型移动拱复合岩层下沉公式参数分析35

3.3 “厂”型移动拱复合岩层的移动与变形36

3.4 “厂”型移动拱复合岩层应力分析38

3.5 急倾斜煤层开采地表下沉公式分析40

3.6 “厂”型移动拱复合岩层计算模型的坐标系统转换42

3.7 小结43

4 急倾斜煤层开采相似材料模拟实验45

4.1 基本原理45

4.2 相似材料配制的判据47

4.3 实验模型设计48

4.3.1 相似参数的确定48

4.3.2 相似材料配比49

4.3.3 模型设计50

4.4 实验观测方法设计51

4.4.1 透镜观测法测定位移精度53

4.4.2 三维激光扫描仪测定精度53

4.5 实验模型开采方案54

4.6 急倾斜煤层开采相似材料模拟实验结果分析54

4.6.1 急倾斜煤层开采岩层的破坏与移动54

4.6.2 急倾斜煤层开采地表移动特征与规律分析57

4.7 基于三维激光扫描系统的实验观测与数据处理63

4.7.1 三维激光扫描系统测量原理64

4.7.2 CyraX2005三维激光扫描仪实验观测65

4.7.3 三维激光扫描实验数据的处理66

4.7.4 三维激光扫描实验数据结果分析67

4.7.5 三维激光扫描系统实验观测的优点77

4.8 基于Open GL相似材料实验三维模拟系统开发78

4.8.1 相似材料模拟概述78

4.8.2 相似材料三维仿真模型简介79

4.8.3 Open GL三维仿真工具简述80

4.8.4 模拟系统开发过程81

4.8.5 Open GL绘图环境的设置85

4.9 小结88

5 急倾斜煤层采动覆岩变形机理数值模拟90

5.1 概述90

5.2 急倾斜煤层开采2D数值计算模型与方案91

5.2.1 急倾斜煤层开采覆岩变形数值计算模型91

5.2.2 数值模拟计算方案93

5.3 急倾斜煤层开采2D数值计算结果分析95

5.3.1 单一煤层开采覆岩变形机理分析95

5.3.2 单一煤层开采地表移动规律104

5.3.3 多煤层开采地表移动规律110

5.4 急倾斜煤层采动覆岩岩层组合效应113

5.5 倾斜煤层不同倾角开采数值模拟123

5.6 急倾斜煤层开采三维数值模拟125

5.6.1 三维数值模型的建立125

5.6.2 三维数值模拟结果分析126

5.7 小结133

6 应用实例分析135

6.1 赵各庄矿岩移观测135

6.1.1 赵各庄矿观测站布置及煤层地质条件概况136

6.1.2 赵各庄矿急倾斜煤层开采与地表移动参数138

6.2 基于“厂”型移动拱复合岩层理论的实例计算139

6.3 实际观测与理论计算、实验模拟结果分析141

6.4 小结143

7 急倾斜煤层开采地表变形实测数据处理系统144

7.1 概述144

7.1.1 地表与岩层移动观测的目的、任务、数据整理144

7.1.2 面向对象程序设计方法及其优点145

7.1.3 ODBC技术简介146

7.1.4 MFC的主要功能146

7.2 编程思想和体系结构148

7.3 模块设计过程149

7.3.1 图形界面模块设计149

7.3.2 数据库模块设计151

7.3.3 图形输出模块设计155

7.3.4 动态模拟模块设计157

7.4 小结159

8 结论与展望160

8.1 结论160

8.2 主要创新点162

8.3 展望162

参考文献164