构造介质对采动损害控制机理的数值试验研究

采用岩石破裂与失稳分析系统（RFPA），对不同构造介质条件下煤矿区的采动损害分别进行数值试验。试验结果表明，在同样强度的开采下，坚硬覆岩具有较强的抗扰动能力，地下开采对地表损害相对较弱；而软弱覆岩抗扰动能力较弱，开采比较容易引起地表损害。结论对于进一步研究煤矿区环境灾害的发生和发展规律及有效地控制煤矿区的环境灾害有一定的理论指导意义。     

沟谷区浅埋煤层覆岩破坏特征及地面裂缝发育规律

沟谷区浅埋煤层开采覆岩损害特征不仅受覆岩结构影响,同时受地形地貌特征影响。为进一步研究浅埋煤层过沟开采时覆岩运动及损害机理,以陕北浅埋煤层区某矿14210工作面为研究对象,通过建立物理相似材料模型,利用人工测量、变形监测、数据分析等方法,研究沟谷区浅埋煤层开采覆岩破坏规律及地表裂缝形成机理。结果表明:煤层覆岩沉降值曲线在垂向上具有向下继承性,顶板周期性垮落后沉降曲线呈"U"型,沉降值变化速率大的"U"型两侧区域纵向裂隙发育,周期性垮落体边界与自然平衡拱结构基本吻合,并周期性向前发展;地表裂缝可根据坡向与煤层采动方向的关系分为顺向坡推挤裂缝、逆向坡拉张裂缝和沟底隆起3种类型,不同类型裂缝具有不同的动态发育规律。研究成果为沟谷区浅埋煤层开采覆岩及地表损害预测提供了理论基础,对浅埋煤层过沟开采可能因覆岩及地表损害引起的矿井水害防治具有重要意义。     

急倾斜多厚煤层开采地表移动和变形规律相似模拟

为减少传统沉陷计算方法对急倾斜煤层开采沉陷变形进行分析结果的失真,以具体的急倾斜多厚煤层开采为背景,建立了相似材料模型,分析了急倾斜煤层开采沉陷对应的地表移动和变形规律,覆岩的移动和变形规律.结果表明:在失去煤层支撑后,覆岩呈悬臂梁结构因重力持续增长而出现断裂,地表沉陷区相对较小但变形展现出严重的非连续性阶跃式     

"构造控灾"理论与"绿色矿区"建设

构造介质、构造形态、构造界面、构造应力相互影响,相互制约,协同作用,为人类地下采矿活动营造了一个特殊的环境——构造环境。在不同的构造环境下,同样强度的地下采矿活动所引起的煤矿区地面沉陷、断陷、开裂的致灾程度有明显差异。与地下开采有关的煤矿区地表环境灾害,虽然源于采动,但其形成与发展,本质上受控于该区域构造环境的内在结构和动态因素。构造环境是决定煤矿区地质环境承载能力的重要因素之一。在开采之前,根据煤矿区构造环境,结合煤矿区土地利用类型对地表移动变形及地下水位变化的敏感度,科学评价煤矿区地质环境的承载能力,为合理规划开采区域或开采强度提供科学依据,是建设"绿色矿区"的基础性工作。     

煤矿重大事故控制研究的现状和方向

分析研究了我国煤矿事故及控制研究的现状，指出了煤矿（顶板、瓦斯、瓦斯突出、冲击地压、突水等）重大事故都与采场覆岩运动争应力场应力分布的发展变化规律相关。应当针对具体煤层开采地质争采动条件，深化采场覆岩运动争应力场应力分布规律争相关事故预测及控制理论的研究，采用现代化信息技术手段。实现事故预测争控制决策的信息化、智能化争可视化。     

厚松散层下开采覆岩及地表移动变形规律试验研究

煤炭开采保障了我国能源供应,同时也因采空造成了地表变形沉降。针对厚松散层下开采覆岩及地表移动变形问题,依托兖州矿区某庄煤矿地质背景,采用模型试验,监测研究了采动过程中地表及各层覆岩移动变形指标的变化规律,探索了采掘结束后的持续变形阶段,指出受采动影响松散层压缩导致的移动变形值在整体移动变形上占比增大;在煤层采厚2.2m条件下,观测获得采后地表的最大下沉值为1447.6mm,最大水平移动值为394.6mm。研究结果对矿区工程建设用地及线路规划选址具有一定的实用意义。     

采空区地表斜坡变形破坏类型及其运动机制

论述了采空区地表斜坡变形和破坏的地质现象，类型及其运动机制，斜坡在采空区覆岩移动的环境下，岩体发生塌落、倾倒、拱屈、弯曲和滑动等。它们各有其成因，力学特点和运动机制，对评定采空区地表斜坡稳定性是不可少的。     

近距离煤层重复采动对坡体稳定性的影响

为研究近距离多煤层重复开采对坡体稳定性的影响,以岔角滩煤矿二采区为研究背景,选取具有明显特征的V号坡体为研究对象,建立力学模型,在天然坡体稳定系数计算公式的基础上,修正给出了采动坡体的稳定系数计算公式。此外,结合数值模拟方法计算分析C19,C20煤层依次开采和一次性开采等厚煤层情况下对地表坡体稳定性的影响。结果表明,天然状态下处于稳定的地表坡体在受到C19,C20两层煤依次采动后,坡体稳定性系数分别为1. 03和0. 80.模拟开采等厚煤层结束后,覆岩破坏发育高度约为120 m,地表浅处松散层发生局部破坏;在C19煤层回采结束后,覆岩塑性破坏区发育高度约为80 m,未波及地表,坡体仍处于稳定状态;在C20煤层回采结束后,覆岩塑性破坏区发育高度为150 m,地表松散层和基岩风化带整体破坏,坡体稳定性差。当开采单一煤层时,覆岩裂缝发育最大高度为35～40倍采高,对坡体的影响相对较小。近距离两层煤依次开采后,加剧了覆岩破坏,使得坡体失稳。     

厚黄土薄基岩地区开采沉陷规律探讨

地下开采-覆岩移动-地表沉陷之间存在着互为因果的链动关系。不同岩性、不同力学性质的上覆岩土层对地下煤层开采的响应性是不同的。文中在前人有关研究成果的基础上，探讨了在厚黄土薄基岩条件下。地下开采引起的地表沉陷的规律性。研究认为，在厚黄土层覆盖区，煤层上覆基岩是地表黄土层沉陷变形的控制层，黄土层本身的工程地质特性、地形地貌条件和地下开采程度对地表沉陷都有一定的影响。这一研究成果对减缓和控制地下开采引起的地表变形破坏有重要意义。     

新疆焉耆煤田塔什店煤矿区盖层推覆、滑脱构造特征

笔者近六年在新疆焉耆煤田塔什店煤矿区进行地质勘查工作,该区为全隐伏煤矿区,地表被第三系、第四系地层覆盖,利用地质前辈已取得的地质成果和近几年施工的钻孔资料,对焉耆煤田塔什店煤矿区推覆构造特征、形成机制进行了分析研究,初步探讨在推覆构造下找煤的思路和经验。为今后的地质勘探和煤矿开采提供可以借鉴的经验。     

构造应力对煤矿区采动损害的影响探讨

采动损害是指由于地下采动在地表产生的开裂、沉降和塌陷等严重损害地表生态环境的地质灾害。在构造介质、构造界面特征相似,开采强度也相同的条件下,煤矿区采动损害与其所处的构造应力场性质有关。在构造挤压区,一定的地下开采强度可能不会对地表造成强烈损害;而在构造伸展区,同样强度的地下开采则可能对地表生态环境造成严重破坏。     

贵州发耳煤矿尖山营滑坡特征及成因机制

高陡边坡地形条件进行煤层开采,极易引发地质灾害问题,给地质环境造成很大的破坏。以贵州发耳煤矿三采区的尖山营边坡为研究对象,查明了采空区分布情况及斜坡裂缝体系发育规律,结合该矿区地形地貌特征,分析该滑坡特征及影响因素,总结开采沉陷诱发山体滑坡的成因机制。结果表明:煤层开采后,上覆岩层发生应力重分布,采空区边界形成拉应力集中区;上覆岩层产生以沉降为主的弯曲变形,而在坡肩和坡脚部位产生较明显水平向外位移;变形过程中先在采空区后边界部位产生裂缝,回采煤柱后,裂缝贯通,形成潜在滑面,该滑坡变形机制为塌落沉陷-拉裂-蠕滑。     

地堑和地垒构造对采煤沉陷影响的对比数值试验

为研究地堑和地垒构造对采煤沉陷的影响,建立了仅地质构造形式不同即地堑和地垒,而含煤岩系地层结构及其力学性质完全相同的两个采煤沉陷模型,然后采用东北大学岩石破裂与失稳分析系统RFPA对这两个模型分别进行开采条件相同的数值模拟试验.试验结果表明:在相同的开采强度下,地堑构造形式下的地表下沉幅度小,形成连续的弯曲下沉,但下沉盆地范围较大,采煤沉陷相对较弱,因此,地堑构造具有较强的抗扰动能力;地垒构造形式下的地表下沉幅度较大,易于形成不连续变形如槽型塌陷等,而下沉盆地范围较小,开采时较容易引起地表环境的损害,因此,地垒构造抗扰动能力较弱.图4,表3,参11.     

急倾斜矿体开采岩体移动规律与变形机理

为了研究急倾斜矿体开采的岩移规律与变形机理,采用数值模拟的方法,对急倾斜矿体在高构造应力和自重应力2种条件下的岩移特征进行对比分析.研究结果表明:当开采区在竖直方向上的高度远小于矿体在水平方向上的长度时,在这2种应力条件下都具有类似水平矿体开采的地表岩移特征;反之,在高构造应力条件下,急倾斜矿体开采地表出现双沉降中心的现象,而在自重应力条件下只存在单沉降中心;在高构造应力条件下,急倾斜矿体开采在地表移动变形量、移动变形影响区规模及地表宏观变形破坏特征上与自重应力条件下相比都有较大差异,原岩应力场中作为特征量的最大主压应力的取向对岩移行为的影响是产生这差异的根本原因.     

采动应力作用煤巷泥质复合顶板稳定性分析

 为研究采动应力作用软岩煤巷泥质复合顶板稳定态势,以高家梁矿20307工作面皮带煤巷为例,通过岩体微观结构特性分析和钻孔窥视仪对煤巷松动圈探测,确定泥质顶板煤巷为应力扩容膨胀型复合地质软岩,变形破坏力学机制为复合型Ⅰ_ABⅡ_BDⅢ_DA机制,提出锚网索带注的耦合支护对策机制,利用FLAC^3D对采用耦合支护对策后泥质复合顶板稳定性进行数值分析,采用现场监测煤巷变形的方法并将两者结果作对比分析。结果表明,软岩煤巷泥质复合顶板稳定性得到有效控制,验证了应力扩容膨胀复合型破坏机理的正确性和耦合支护对策的有效性,为相似地质条件软岩煤巷支护提供参考。     

利用卸压巷道技术控制深井回采巷道变形破坏

煤矿深井回采巷道除受围岩压力影响外,还受回采工作面动压及相邻采空区基本顶运动的影响。巷道围岩变形破坏严重,底臌量大,维修困难。结合东海煤矿五采区左十二面回采巷道的地质和地压情况,提出了卸压巷道的解决方法,并分析了卸压巷道解决此问题的原理,对卸压巷道位置、支撑煤柱宽度、让压煤柱宽度、巷道宽度进行了计算。同时,将让压巷道作为回采工作面的排放瓦斯尾巷。东海煤矿的实践表明,该方法取得了很好的效果,卸压巷道在一定条件下可以解决深部巷道的变形问题。     

矿井构造应力场和冲击地压

本文根据陶压煤矿数年来大量观测资料,从造成冲击地压的多种因素中,分析确定了该矿深部构造应力场。并从自重应力、煤与围岩的物理力学性质、构造应力和采动集中应力等方面,论述了冲击地压的成因机理,这对开采深部煤层和有效地控制冲击地压提供了依据。     

近距离煤层内错式开切眼合理错距的研究

为探究近距离煤层内错式开切眼水平错距的合理选取问题,以神东矿区某矿为工程研究背景,通过构建力学模型得到上覆煤层遗留停采煤层产生的附加应力对下方开切眼的应力解析解,采用数学分析得到下煤层的水平停采距离的合理范围,并运用FLAC3D数值模拟软件分析不同水平错距下切眼位置所处的应力环境,得到下煤层开切眼停采的水平距离为50 m时能够满足巷道布置要求。通过地质雷达进行开切眼巷道的围岩松动圈的测试,得到开切眼巷道松动圈的范围为3.1 m~3.8 m,切眼巷道左帮的破碎范围大于顶板,开切眼巷道围岩完整性较好。研究结果表明,下煤层内错式开切眼停采水平距离为50 m时,开切眼巷道能够满足工作面的正常回采。