矿区岩移监测技术设计

对煤矿岩移观测技术进行了系统设计，阐述了岩移观测几个关键技术问题，给出了发现岩层和地表移动规律的新方法，对地表建筑物灾害预测预报具有重要意义。     

基于PCA与Elman网络的地下矿山岩层移动

 由于地下金属矿床地质与开采条件的复杂性,影响岩层移动的因素错综复杂且相互影响,使得对岩层移动的预测具有很大的不确定性。大量的样本数据减慢了神经网络的训练速度,并且使得神经网络不稳定。将主成分分析(PCA)与Elman网络相结合构建模型,对地下矿山岩层移动角进行预测研究。利用主成分分析对原始数据进行预处理,提取原信息的主成分,将输入变量减少且互不相关,提高神经网络训练速度;用Elman网络对训练样本进行训练,进而利用训练好的网络对预测样本进行预测,与不采用PCA时的预测结果相比,采用PCA的预测结果更为准确,通过期望输出与实际输出的对比,相对误差都在5%以内,其预测的结果精度高,表明了PCA与Elman网络相结合对地下矿山岩层移动进行研究是可行的。     

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。     

地质动力引起岩层移动变异及突变灾害研究

在地质动力的作用下，矿山地下开采正常的岩层与地表移动规律将发生变化，甚至会发生突变灾害。本文基于地球动力区划的理论和方法，对北票台吉矿急倾斜煤层深部开采条件下，煤层地板形变、断层活化、动力突变现象进行了分析研究。提出了区域应力活动是岩层移动变异和地下动力现象的力源，地下采矿活动为地质动力释放提供了空间条件的观点。文中还讨论了矿山地质动力的作用特征、区划方法和对岩层与地表移动的影响规律。     

岩石破裂过程分析RFPA~(2D)系统在采场上覆岩层移动规律研究中的应用

论述了岩石破裂过程分析系统RFPA2D在采场上覆岩层移动规律研究中的应用并进行了实例计算．研究结果表明，RFPA2D可以从几何、岩性、变形、破裂及支撑等多方面较真实地模拟开采过程中上覆岩层变形、离层、断裂及地表的沉陷规律，从而为采场上覆岩层移动规律的研究提供了一种新的研究手段．     

地表移动观测站的设计

研究地表与岩层移动的方法主要有实地观测法、理论模拟法和相似材料模型法等.目前最主要的方法仍是实地观测法,即在受开采影响的地表范围内,设置专门的地表移动观测站,通过观测获得大量第一手资料,然后对这些资料进行综合分析,找出各种因素对地表和岩层移动的影响规律,再将这些规律用来解决实际问题.     

基于选权迭代最小二乘的地表移动盆地 边界角量参数估计

在厚松散层矿区,利用常规地表移动观测站变形观测成果无法估计松散层、岩层的边界角和移动角参数,针对此问题,文章提出了一种基于选权迭代最小二乘的地表移动盆地边界角量参数估计模型。首先将地质采矿条件相似的观测站归为一类(作为基础数据),然后以综合移动角和综合边界角为观测值,推导了以岩层移动角、岩层边界角、松散层移动角及松散层边界角为参数的观测方程,考虑到综合移动角和综合边界角中可能存在粗差,引入Hampel法和IGG法2种选权的方法,通过多次迭代求取参数最优值,并对求参结果进行精度评价。基于该模型利用Matlab软件开发了参数估计程序。顾桥矿、顾北矿的工程应用结果表明,Hampel法的参数估计精度优于4°,IGG法参数估计精度优于1°。基于IGG法选权迭代最小二乘估计的顾桥矿、顾北矿地表移动盆地边界角量参数分别为:φ_0=48.02°,φ=64.47°,β_0=48.19°,β=69.18°,γ_0=48.20°,γ=70.01°,δ_0=35.32°,δ=49.92°。     

概率积分法参数与地质采矿条件之间关系的研究

本文依据阜新、北票、本溪矿区岩层与地表移动实测资料综合分析的成果,对概率积分法参数与地质采矿条件之间的关系进行了较深入研究.所得结果对地表移动与变形预计参数的选择具有一定的指导意义.     

全站仪在开采沉陷三维相似模拟实验中的应用

主要讨论了全站仪在测量室内开采沉陷的三维相似模拟地表以及岩层的移动变形过程,将观测数据通过可视化程序进行数据转化,利用地表移动变形的相互关系,可以得到地表的移动变形情况,成功地解决了三维相似模拟地表以及岩层移动变形观测难的问题,通过实践表明,该方法使用简洁,便利。     

薄煤层开采条件下地面建筑物移动变形观测

兖州矿区杨村煤矿火药库下采煤是该矿首次进行的建筑物下采煤试验研究项目。本文主要介绍该矿在薄煤层开采条件下地面建筑物所受到的采动损坏程度以及用对比法分析地表移动与房屋变表的关系，同时也分析研究了该矿具体地质采矿条件下地表岩层移动的一般规律。     

缓倾斜中厚矿体充填开采上覆岩层运移规律研究

针对缓倾斜中厚矿体下行充填开采过程中岩层移动和地表塌陷规律展开了研究.通过FLAC3D三维数值计算确定典型勘探线剖面,以河砂为骨料,重晶石粉为胶结剂进行大型相似材料模型试验,利用3DEC数值分析软件对模型试验结果进行验证分析.结果表明,充填开采能有效抑制岩层移动和地表塌陷,使地表沉降范围集中在矿体顶部且沉降中心随下行开采过程中向矿体中心移动;深埋矿体的开采对上覆岩层移动范围的影响较浅埋矿体的采动影响小;岩层移动塌落的角度随开采深度的增加先变小后变大,最终沉降以筒型陷落为主.     

倾斜煤层长壁开采岩层运动特征及顶板控制

采用了现场测试法,用相似材料模拟实验研究了倾斜方向岩层运动与围岩应力分布及用离散元法模拟围岩运动特征等方法,得到了以下结论（1）煤层倾角导致岩层运动与破坏以及围岩应力分布差异很大;（2）采空区充填程度不同,沿工作面倾斜方向,下部充填较密实,而上部则处于空置状态,由于顶板支撑条件不同,从而导致顶板挠曲差异很大,经常出现上部断裂而下部完好的状态;（3）倾斜煤层开采导致的岩层运动比缓倾斜煤层强烈.要求工作面支护既有足够的强度,更要确保其稳定性.图5,参5.     

地铁线路穿越急倾斜煤层采空塌陷区相似模型试验

地铁线路穿越煤矿采空塌陷区问题为中国首例,因此进行急倾斜煤层开采岩移基本规律和地铁荷载作用下塌陷区及侧壁围岩稳定性研究具有重要意义。运用相似模型试验方法,模拟开采两组急倾斜特厚煤层,并用数码相机记录开采及加载过程中岩层破断及移动形态。试验反映了急倾斜煤层开采中垮落带形态、裂隙带形成与发展和地表移动特征等共性;此外,分别以顶底板移动角、边界角,表土层移动角、边界角参数计算煤层开采覆岩破坏边界范围,并以此划分不稳定区、基本稳定区和稳定区;考虑地铁及建筑荷载下,塌陷区破断岩体有闭合压实现象,地表最大下沉量为4~5 cm,顶板侧壁不稳定围岩最大离层量2 cm。所得结果对指导现场地铁线路穿越煤层采空塌陷区具有一定的参考意义。     

顺层岩质边坡稳定性影响因素灰色关联分析

首先用离散元软件UDEC计算出顺层岩质边坡稳定性安全系数在不同因素影响下的大小,再依据该结果用灰色关联方法分析7个不相关因素(岩层倾角、岩层厚度、岩体密度、层面内摩擦角、层面粘聚力、岩体内摩擦角、岩体内聚力)对顺层岩质边坡安全系数敏感性影响。研究结果表明:层面粘聚力和岩体内聚力对顺层岩质边坡稳定性影响比较敏感,岩层倾角、岩体密度、岩层厚度以及层面内摩擦角次之,岩体内摩擦角相比之下较不敏感。该结论为以后顺层岩质边坡的设计及其治理提供了评价依据。     

露天铁矿端帮开采诱发地表及岩层移动规律

本文采用三维物理模型试验方法,以辽宁鞍山眼前山铁矿为工程依托研究了端帮开采诱发地表及岩层移动变形规律。试验结果发现岩体中控制性节理的存在对岩层移动范围及变形过程和机理有重要影响;模型试验发现采空区上方岩层移动变形表现为“井”状陷落,这与现场调查发现的塌陷坑吻合。结果表明物理模型试验可以在微观上再现采矿诱发地表及岩层移动的全过程,有助于我们半定量的分析岩层移动变形机理。     

拐点偏距影响因素的多元线性分析

基于实测数据,采用多元线性回归的方法深入研究了地质、采矿条件等对拐点偏距的影响,并建立了拐点偏距的回归计算模型.通过分析,得出影响拐点偏距的主要因素为覆岩抗压强度、采动程度、煤层倾角、采深和表土层厚度等.同时发现当覆岩中存在大于10 m坚硬岩层时模型计算误差较大.采用多元线性回归方法重新建立了无大于10 m坚硬岩层的时拐点偏距计算模型.该模型的拟合度、稳定性和精度都较高,能够满足地表移动变形预计的需要.     

地质采矿因素对离层分布规律的影响分析

根据笔者多年来的研究成果,从是否有利于离层充填技术实施的角度分析了一些主要地质采矿因素对煤矿采动覆岩中离层分布的时空规律的影响作用,并给出离层充填技术的适用条件,为该技术从理论到实践的进一步完善提供了宝贵、可靠的资料。     

基于相似模拟实验的采动裂隙场演化规律研究

针对目前综放开采条件下对顶板岩移破坏时空演化规律研究不足的问题,采用相似模拟实验的方法对综放开采条件下覆岩移动和破坏机制以及采动裂隙分布规律和形态特征进行研究,结果表明:随工作面推进裂隙带逐渐地往上演化发展,而且当关键性岩层垮落断裂时,这种裂隙演化更为迅速;当工作面回采至240m时,离层裂隙趋于闭合,采动影响达到模型的顶部,裂隙带高度不再随着工作面推进距离的变化而改变。     

相似物理模型变形的光纤光栅传感器检测分析

为了定量化研究相似物理模型实验岩层变形过程,在3m平面应力模型上,安装光纤光栅传感器5个,通过对埋设在相似物理模型中的光纤光栅传感器的采集数据分析,研究了物理模型在微小变形和宏观移动过程中的光纤光栅传感器灵敏度,并与对应位置的百分表数据进行对比。实验结果表明,物理模型岩层变形量小于4.985 mm时,光纤光栅传感器能够准确反映岩层的移动变形情况,两者呈线性变化;变形量大于4.985 mm时,光纤光栅传感器的灵敏度会大幅降低,但其仍然能反映岩层的移动变形状态,研究对岩层变形测试技术的发展有积极作用。