山区开采沉陷地表移动变形规律

为研究山区煤炭资源采空区地表沉陷移动规律,提高山区矿山地质环境影响评价工作精度,采用对塌陷地层工程地质条件、塌陷过程模拟再现的实验的方法,研究模拟地层及地表塌陷变形规律.研究结果表明:山区采空塌陷下沉曲线拐点位置会向山坡上升方向偏移,地表裂缝大小和分布特征与地表凹凸变化有关,地面坡度、表土层厚度和性质决定地表移动变形的大小和剧烈程度.研究结论初步得出地表岩层呈现出L型断裂的条件有利于指导煤矿安全开采,提出的地下采空区地表移动变形规律有助于支撑矿山地质环境保护与恢复治理.     

采动岩体力学—一门新的应用力学研究分支学科

一、引言采动岩体是指随着矿体采出，受到采动应力场影响的那部分岩体（或称围岩）。采动岩体力学属矿山岩石力学的一部分，是固体力学与采矿工程相结合的一门交叉学科。如在煤矿开采中，一般情况下覆岩受采动影响后均要发生破坏，直至引起地表移动（或称地表沉陷）。因此，采动岩体往往是山破坏后的各种块状岩体所组成，它最显著的力学行为特征是破断与运动。破碎岩体的行为对采矿工程、岩体内部流体和气体运移及地面建筑和环境带来严重影响。矿山岩石力学在基础研究方面取得的成就已大大促进了采矿工程的发展和生产技术与方法的变革。60年…     

采动影响下松藻矿区近地表溶洞的变形破坏规律

针对松藻矿区地质采矿条件,从弹性力学和随机介质理论出发,导出了采动地表溶洞顶板拉裂及稳定性计算模型;建立了溶洞跨距、埋藏深度及开采移动变形之间的数学关系;分析了在松藻矿区基岩裸露条件下,浅地表溶洞受采动影响的变形破坏规律。     

地下采矿诱发山体滑坡的规律研究

在具有滑坡地形地质条件的山体下采矿而诱发的采动滑坡，是山区地表采动损害的主要形式之一，也是开采沉陷学和滑坡学研究的新课题。本文以陕西省韩城象山采动滑坡为模型，通过相似材料模拟实验和有限元数值分析，对采动诱发山体顺层（面）滑坡的机制和采动滑坡的特点及其地形地质条件进行分析研究与成固分类。     

采动岩体渗流力学研究进展

采动岩体渗流力学是建立在渗流失稳假说基础上的学科。介绍了采动岩体渗流力学的工程背景、数学基础以
及采动岩体渗流力学的几个研究方向。从实验研究、非线性行为和复杂行为3 个方面介绍了采动岩体渗流力学的研
究进展,并对采动岩体渗流力学的发展趋势进行了展望。认为,采动岩体渗流力学具有极大的发展潜力,随着能源结
构的变化,煤炭资源开采的环保要求更加苛刻,采动岩体渗流力学面临的挑战更加严峻。因此,采动岩体渗流力学实
验研究对象将进一步扩大;当代数学理论在采动岩体渗流力学中将得到越来越广泛的应用;采动岩体渗流系统复杂性
行为研究将不断深入;微分动力系统定性理论的应用将促使采动岩体渗流力学成为一门特色鲜明的学科;时变边界采
动岩体渗流系统的研究将推动采动岩体渗流力学走向成熟。     

西部黄土山区开采沉陷变形数值模拟研究

西部黄土山区开采沉陷变形规律远比平原地区复杂多变。以陕西铜川厚黄土山区采矿地质条件构建不同斜坡组合与平地条件的计算模型,通过FLAC-3D数值模拟分析了单一斜坡、凸形和凹形组合斜坡条件下地表侧向滑移引起的水平移动和下沉分布特征,并绘出了地表开采沉陷与斜坡侧向滑移分布曲线。进一步分析表明,当开采沉陷引起的水平位移及其变形与斜坡向下坡方向的滑移变形方向一致时,在地表形成两者的叠加,增大了斜坡体的变形;当两者方向相反时则导致2种变形部分"抵消"。上述采动斜坡中开采沉陷与坡体侧向滑移的"叠加"效应,导致了黄土山区地表沉陷变形规律的复杂性。     

山体下采煤的地面监测与数据分析

山体下采煤的地面监测包括常规的山区地表移动监测及采动引起滑坡的监测。本文将采动山体变形划分为３个阶段并提出相应的变形监测方案；讨论了采动山体滑坡监测网的设计原则及观测方法；提出了采动山体变形监测数据分析和采动引起滑坡的预报方法。     

采煤引起的地表下沉形态非对称性分析

大量现场实测表明,开采沉陷下沉盆地并不是关于采空区对称,而是开切眼一侧的地表下沉值普遍大于停采线一侧地表下沉值。为了分析地表下沉盆地非对称的原因,基于概率积分法地表下沉预计公式,将开切眼一侧的采动影响近似为多次重复采动,提出重复采动综合影响系数F概念,通过理论推导分析了地表下沉盆地非对称性产生的原因,并结合数值模拟和现场实例分析了重复采动综合影响系数F与采厚、采动程度之间的关系。研究结果表明:F随采厚的增加而减小,但F值恒大于0;F随采动程度的增加而增加,当采动程度达到一定值时,F值不再变化,但F值不再变化点不一定是由非充分采动到充分采动的过渡点。这对于合理解释某些特定地质条件下,地表下沉盆地的非对称性具有一定的借鉴意义。     

大采深综放开采地表移动变形规律

为研究在大采深综放工作面开采条件下地表移动变形规律,以陈家沟煤矿八采区8512,8513综放工作面地表移动观测数据为基础,分析在大采深综放工作面条件下开采一个工作面与开采两个工作面后的地表移动变形规律。另外,运用概率积分法建立模型,根据观测数据进行反演模拟修正预计参数,得出在该条件下的概率积分预计参数,并总结充分采动条件下地表移动变形规律。结果表明:在大采深综放开采条件下,开采一个工作面时,地表属于极不充分采动,大采深极不充分采动地表移动变形一般较小,地表损害一般在Ⅰ级以内,开采后地表建筑物能够安全使用;开采两个工作面后,地表属非充分采动,地表水平移动范围较常规开采条件下范围要大,且水平移动范围一般比下沉范围大;预计在第四个工作面开采后地表达到充分采动。非充分采动条件下,下沉盆地呈非对称分布,最大下沉点不在采空区中心上方;在达到充分采动条件时,最大下沉值处于采空区中心上方,从盆地中心至边缘下沉值逐渐减小趋于0;拐点处的水平变形值与曲率值均为0.反演得出大采深综放工作面地表移动预计参数及地表移动角量参数,预计地表达到稳态时,地表最大下沉量为5 003 mm.此成果能够为该矿"三下开采"评价提供理论依据。     

山区地表移动观测数据处理模型

提出山区地表移动观测数据处理的新途径。将主断面和主滑方向的观测数据视为整体进行分析，通过对观测站原始数据的处理，建立了山区滑移影响函数和任意地表点移动变形的一般模式，并提出山区地表移动参数的求取途径，为山区地表移动规律的深入研究提供一定的理论基础。     

中等富水含水层下留设防砂煤柱开采的试验

通过对底部无稳定粘性土隔水层的中等富水含水层下留设防砂煤柱开采试验研究，揭示了覆岩破坏移动，矿山压力显现和地表移动变形规律与有关参数的变展览持征，为条件类似矿井提高上限采煤提供参考依据。     

覆岩破坏特征数值模拟研究现状及进展

煤层开采覆岩破坏特征对于矿井防治水和瓦斯治理具有重要意义.数值模拟试验是非常好的覆岩破坏特征测试方法.详细阐述了煤层开采覆岩破坏和六种煤层开采覆岩破坏特征数值模拟研究方法,分析了煤层开采覆岩破坏特征数值模拟研究方法存在的不足,针对煤层开采覆岩破坏特征数值模拟研究方法存在的问题.提出了未来数值模拟应该结合绿色开采和智能化开采技术研发新型的模拟模块.数值模拟适合煤矿技术的发展;未来应研发可视化的三维模拟模型,高强度还原采矿过程中覆岩破坏特征,提高模拟准确度;未来数值模拟应综合覆岩破坏多影响因素,优化煤岩体力学参数合理确定方法,引入新的思维方法和数学工具,提高模拟结果的准确度;同时,未来数值模拟应考虑高地应力下软岩蠕变特性,对于保证采矿工程的长期稳定性至关重要.     

大采高采场上覆岩层运移规律数值模拟

为了研究大采高采场上覆岩结构及其运移规律,给大采高工作面的高产高效开采提供理论基础,通过3DEC数值模拟软件,以某矿6.2 m大采高工作面岩层赋存特征为工程背景,分别建立采高为2.2 m,3.2 m,4.2 m,5.2 m,6.2 m时的数学模型,研究不同采高下的上覆岩层垮落规律.结果表明:采高较低时,随着采高的增加,碎胀系数随着增加,冒落高度也随着增加,但是当采高增加到5.2 m时,随着碎胀系数的增加,冒落高度却几乎不变.采高为2.2 m时,最大离层量为1 m,随采高的增加,离层量基本呈直线增加,当采高大于4.2 m时,离层量增加迅速,当采高增加至6.2 m时,最大离层量可达到3.05m.随着离层量的增加,基本顶失稳时容易给支架造成冲击性载荷,增加动载系数,影响大采高支架的纵向和横向稳定性.     

近水平矿体回采顶板覆岩冒落规律分析

针对近水平矿体回采过程中顶板持续垮冒、覆岩沉降及破坏这一复杂的应力重分布、变形和破坏的过程,借助RFPA数值模拟软件,考虑岩体的碎胀效应,以及围岩的不同本构关系,对顶板覆岩的冒落过程进行数值模拟。研究结果表明,碎胀后的岩体对上覆岩层会有一个支撑反力;所以考虑碎胀效应的两方案结果与参考文献相符,并得到了不同计算方案的冒落高度值。所得结果为矿体安全开采提供理论依据,并对认识和研究采场覆岩冒落规律具有一定的借鉴意义。     

急倾斜煤层采空区结构特征GPR探测

急倾斜煤岩体结构和地质缺陷具有隐蔽性。历史性无序开采形成的采空区分布的不规则性严重影响安全开采。以神新小红沟煤矿急倾斜煤层开采区域空区分布规律预测与参数确定为目标。通过理论分析、GPR地面与地下立体联合探测,分析了+522水平B3和B6开采扰动范围内采空区结构特征。+522水平距五一煤矿巷道垂直距离约为35.0～35.5 m.B3巷1 214～1 232m范围内空区覆岩破坏严重,多处出现破碎区。空区下部近似椭圆,上部似半椭球体结构,且空区已联通。1 232～1 250 m范围空区及覆岩破坏严重,局部区域积水量大,为现场开采设计与灾害防治提供科学依据。     

基于板壳理论充填开采覆岩破坏分析方法的构建

充填开采覆岩的破坏过程不同于垮落法开采,为研究充填开采覆岩“两带”的发育过程,应用板壳理论构建了分析覆岩破坏过程的力学模型和“两带”高度的计算方法,得出当等效采高的变化突破某个临界值时,“两带”高度会出现跳变.以西马煤矿1327工作面为研究实例,采用构建的力学模型和计算方法,分析得到1327工作面充填开采后的断裂带高度为12.800 m,垮落带高度为0 m.现场实测得到1327工作面的断裂带高度为10.7 m,不存在垮落带.理论分析和现场实测得到的结果吻合,可见构建的力学模型和计算方法精度较高.     

灵新煤矿西天河下安全开采技术综合分析

为了研究灵新煤矿河下开采引起的覆岩破坏规律和地表移动规律,采用工程地质调查、彩色钻孔孔电视、钻孔冲洗液漏失量法、物理与数值模拟、地应力测量及地表监测等多种研究手段,获得了矿区地应力分布规律、工作面开采的垮落带和导水裂缝带的高度、岩层移动规律及矿压显现规律,实现了L3414综采工作面安全开采和环境保护的双重目标.     

不同覆岩结构短壁开采上覆岩层运动的数值分析

不同覆岩性质及其组合对上覆岩层的破坏和运动有着关键性的影响,而回采工作面上覆岩层破坏和运动规律的研究是矿压控制的基础.运用RFPA2D对神东矿区不同覆岩结构的短壁式开采进行模拟,分析比较不同覆岩性质及其组合对上覆岩层运动和破坏的影响,再现受采动影响岩体的破坏和移动规律.     

综放开采顶煤与覆岩力链结构及演化光弹试验研究

综放开采过程中顶煤和覆岩由连续向非连续和散体介质状态转变,描述矿压在断裂覆岩和碎裂顶煤中的形成、传递方式和作用机理是综放开采矿压理论研究的难点.基于光弹试验原理,借助散体介质双轴加载双向流动光弹试验装置,对综放开采过程中散体顶煤与非连续覆岩关键层中力链网络结构及演化特征进行研究.研究发现:地层载荷在煤岩体中构成了错综复杂的弱-强力链网络.综放开采打破了初始力链网络结构的平衡,顶煤与覆岩中形成梁-拱复合力链拱结构,覆岩荷载以强力链形式传递到工作面前方煤体.随着工作面推进和顶煤放出,覆岩梁-拱力链网络不断扩展和演化,形成更大规模的力链拱结构.关键层弯曲、断裂和失稳运动,使工作面前方的强力链拱脚出现回缩现象,力链分布密度和强度增加,导致工作面来压现象.地层内水平力作用使顶煤与覆岩内的梁-拱力链结构效应较更加明显,整体拱结构形态愈加完整,强力链网络结构更加紧致,关键层断裂失稳时力链拱对工作面煤层的作用力更加显著.     

东北煤矿区地表下沉系数规律研究

以东北煤矿区现场所获得的大量实测资料为依据，分析研究了地表下沉系数与覆岩岩性、开采深度、采动性质、采煤方法及顶板管理方法等影响因素之间的变化规律，建立起了其统计关系，并对参数的置信区间进行了估算。所得结果对矿区地表移动与变形预测参数的选取具有重要参考价值。