采动和降雨影响下含深大裂隙岩溶山体破坏机制

为阐明采动和降雨入渗条件下含深大裂隙岩溶山体变形和破坏规律,以贵州省纳雍县普洒滑坡为例,通过块体离散元数值分析,探讨煤层开挖扰动和降雨入渗作用下含深大裂隙岩溶山体失稳破坏机制。结果表明,随着M10和M14煤层开采,山体上覆岩层向采空区方向下移,新生裂隙向坡表发育。工作面上覆岩层裂隙带高度随采空区范围的增大而增加,M10和M14开采结束后,裂隙带分别发育至30倍和40倍采高,坡顶深大岩溶裂隙向坡下扩展。降雨入渗后,上覆岩层裂隙带与深大岩溶裂隙贯通,在孔隙水压力作用下深大岩溶裂隙向坡表扩展形成贯通滑动面,岩溶坡体发生崩滑破坏。研究发现,地下采动是普洒老鹰岩山体变形破坏的控制因素,后续降雨是山体失稳的主要诱发因素。     

开采保护层覆岩裂隙演化规律模拟

为提高瓦斯抽采率和揭示保护层采动覆岩裂隙演化规律以及定量分析保护层卸压增透范围,将覆岩裂隙定义为具有开裂损伤功能的粘结单元,利用ABAQUS开发了粘结单元本构关系,建立了采动覆岩砌体结构内聚力模型,进行了粘结单元表征下的保护层采动裂隙演化数值模拟,通过粘结单元损伤程度分析采动裂隙发育状态,根据裂纹的连通状态界定采场覆岩损伤破坏区域,并得到了采动卸压范围及渗透率分布规律,采动裂隙演化规律模拟结果与实验一致,验证了覆岩砌体结构内聚力模型的精准性.     

动力扰动作用下采空区公路稳定性

为研究动力扰动作用下采空区公路的稳定性,以辽宁凤城某采空区公路为研究对象,基于弹性板理论,建立了交通载荷和自重应力共同作用下的采空区顶板—煤柱突变力学模型,根据此模型分析了交通载荷对采空区公路安全稳定性的影响,并采用FLAC3D软件对地震和采动耦合作用下的采空区路基稳定性进行了数值模拟.研究结果表明:建立的力学模型能够准确地描述交通载荷和自重应力作用下的采空区顶板—煤柱的变形特征,在单一交通载荷作用下该采空区顶板未出现大面积冒落和采空区公路塌陷;在地震和采动耦合作用下,该公路出现了较大的下沉和水平移动,顶板失稳,采空区受到地震载荷作用下出现了"活化",诱发上覆岩层的移动和变形;公路将出现塌陷坑和拉伸裂缝,道路中心线出现了偏移,对道路安全影响较大.     

采动裂隙实验结果的量化方法

在分析计算机图像处理的步骤与采裂隙二值化图像统计算法的基础上，编制了采动裂隙图像处理程序ＦＩＭＡＧＥ，应用该程序可对覆岩采动裂隙型实验结果进行定量统计。应用该量化方法对采动裂隙分布实验结果进行后续分析，取得了新的认识与成果。     

采动裂隙实验结果的量化方法研究

在分析计算机图像处理的步骤与采动裂隙二值化图像统计算法的基础上,编制了采动裂隙图像处理程序FIMAGE,应用该程序可对覆岩采动裂隙模型实验结果进行定量统计.应用该量化方法对采动裂隙分布实验结果进行后续分析,取得了新的认识与成果.     

贵阳市中华北路岩溶塌陷成因及处理

人工降低地下水位引起地面塌陷是岩溶地区一种常见的地质灾害现象,对环境及人民生命财产危害极大。本文对发生在贵阳市中华北路的岩溶塌陷进行了成因分析,介绍了塌陷的处理方法,对岩溶地区岩溶塌陷的防治有一定的借鉴作用。     

采空区覆岩采动裂隙演化过程及其分形特征研究

为了研究采空区覆岩采动裂隙形成过程中的演化规律,基于煤岩细观破裂力学特性的数值模拟方法,结合非线性的分形几何理论,研究了覆岩采动裂隙演化过程并定量地描述了其时空分布特征,结果表明：采动下覆岩不断劣化,其内部细观损伤积累最终引起覆岩破坏.采动裂隙演化过程中的声发射具有自相似性的分形特征,加载后其分维值首先小幅度的升高,随后急剧下降,尤其是在破坏前降到最低,该特性可作为评价覆岩破坏的有效指标.上述结果能很好地解释覆岩采动裂隙的演化机制,并指导灾害发生前覆岩稳定性发展趋势的预测预报等防治实践.     

基于支持向量机岩溶塌陷的智能预测模型

在综合分析了各种岩溶塌陷预测方法和介绍支持向量机的基础上,提出基于支持向量机的岩溶塌陷预测方法,运用Matlab语言编程,建立了相应的岩溶塌陷预测模型.以已有的岩溶地面塌陷实例为学习样本,进行学习测试,得到训练效果较佳的预测模型,并用此模型对某市岩溶塌陷进行预测.结果表明,支持向量机预测模型具有较高精度,在岩溶塌陷预测研究中具有广阔的应用前景.     

微山湖下8101面“两带”特征浅析

本文根据微山湖下8101面覆岩移动和破坏观测,分析了其“两带”发育的特征,就冒高偏大的原因进行了探讨,揭示了此种覆岩条件下岩层移动的某些规律;并指出这种“两带”特征对湖下采煤是有利的。     

岳家桥镇岩溶塌陷区地下水动态监测与分析

为了探究地下水动态变化对岩溶塌陷的影响,以益阳市岳家桥地区为例,研究分析了地下水变化对浅层岩溶地表稳定性的影响.通过使用水位计、流速仪和电子水准仪对岳家桥镇岩溶塌陷区的水位、流速和地表沉降变化进行监测,并对监测数据进行统计和对比,结果表明:地下水位的增高会加剧岩溶塌陷,地下水位降低有利于岩溶地区稳定.并根据洞室埋深和监测所得的水文数据采用BP神经网络对岩溶塌陷进行预测,预测结果表明预测值能很好的拟合实际沉降数据,对于治理岳家桥地区的岩溶塌陷具有一定参考价值.     

基于钻孔电阻率法动态监测的煤层覆岩瓦斯抽采层位确定——以李雅庄煤矿为例

高位水平钻孔瓦斯抽采技术是解决矿井瓦斯危害问题十分有效的工程技术手段.瓦斯抽采水平钻孔施工层位需要布置在覆岩采动裂隙带发育范围内,而复合顶板的采动裂隙带发育范围往往难以确定,导致钻孔施工层位不准确严重影响瓦斯抽采效率.为研究覆岩采动裂隙发育范围,精准确定水平钻孔布置层位,依据煤层开采覆岩变形破坏一般特征,采用钻孔电阻率法对李雅庄煤矿2607工作面开采覆岩裂隙发育特征进行动态监测,分析了不同采动时段的视电阻率响应特征和变化规律,得到覆岩裂隙发育分布的主要层位.研究表明:裂隙带主要发育范围位于煤层顶板26～47.5 m高度内的砂岩层,确定为瓦斯抽采的最佳层位,现场瓦斯抽采试验验证了该层位的准确性.钻孔电阻率法在覆岩裂隙动态监测方面具有较高的精度,为提高瓦斯抽采效率和降低瓦斯抽采成本提供了较重要的技术保障.     

基于管道流理论的岩溶地层深基坑渗漏特性数值模拟研究

以佛山地铁三号线中山公园站岩溶地层深基坑工程为研究背景，针对岩溶地层深基坑渗流通道渗流特性的表征方法开展研究，并对岩溶基坑三种渗漏模式下的渗漏通道进行概化分析，构建岩溶基坑渗漏水力计算模型，基于水力学管道流理论对概化管道等效渗透系数进行定量表征，实现岩溶基坑渗漏通道的定量分析。     

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。     

岩溶塌陷预测的高斯过程机器学习模型

为研究在多种复杂影响因素下岩溶塌陷如何准确预测,针对现有方法的局限性,建立了一种基于高斯过程机器学习的岩溶塌陷预测模型.该模型通过对少量学习样本的学习,就可以建立岩溶塌陷与其影响因素之间的复杂非线性映射关系.将模型应用于工程实例,研究结果表明,岩溶塌陷预测的高斯过程机器学习模型是科学可行的,具有预测精度高、适用性强、参...     

覆岩离层注浆充填效果的综合评价

为了获得覆岩离层充填后地表沉陷与覆岩破坏的效果,采用点、线结合的办法建立地表移动变形观测站监测地表移动与房屋变形规律,在井下采用仰孔分段注水法及前端泄露式多回路注(放)水系统对东滩煤矿14 308工作面覆岩离层注浆条件下采动导水裂隙带的破坏特征进行了连续探测.结果表明:离层注浆条件下地表的减沉率达到了38.5%,离层注浆时的采动导水裂隙带高度值略高于正常条件下的高度值.综合评价效果为类似矿井的安全开采提供了科学依据.     

红菱煤矿保护层开采裂隙演化规律的相似模拟实验

基于相似模拟实验的方法和数字散斑的测试原理,以沈煤集团红菱煤矿保护层开采为工程实例,模拟了在开采11#煤层后,对存在煤与瓦斯突出的7#煤层和12#煤层的卸压效果,从而对保护层开采后的采动裂隙分布规律进行研究.结果表明:采动对保护层上方岩体的影响程度比对下方岩体的影响程度大;最大位移量基本上是位于采空区的中部,该位置的裂隙最发育,采动裂隙密度最大,煤岩体渗透率最大;保护层上方采动影响区域垂向上距采空区60 m左右,而下方采动影响区域垂向上距采空区40 m左右.     

栖霞中桥地区岩溶塌陷时空分布规律及成因分析

岩溶塌陷是岩溶地区一种特有的地质灾害,在时间上具有突发性,空间上具有隐蔽性.栖霞中桥地区位于山东省胶东半岛中北部,区内分布岩溶地层,岩溶发育较为强烈,近年来随着周边人类工程活动强度增大,加之一些自然因素影响,先后发生多次岩溶塌陷,给区内人民群众生产和生活带来了较大影响.以栖霞中桥地区作为研究区,通过收集资料、实地勘查、地球物理勘探、钻探、抽水试验、水位监测等工作方法取得本区岩溶塌陷、地层、降水、水位等翔实资料,研究分析了本区岩溶塌陷的时空分布规律:时间上主要发生于枯水期与丰枯交替时期,空间上多发生于覆盖型岩溶区岩溶水径流通道的两翼且地下水水力坡度急剧变化地段,均为断裂构造上盘区,第四系厚度多小于25 m,为黏性土与砂土互层的多层结构,与基岩面接触的岩性为粉质黏土及碎石土.在此基础上,分析了该区地下水位、降水变化对岩溶塌陷的影响机理:塌陷发生期间,区内地下水水位呈持续下降、骤然上升或上下起伏变化,已形成的土洞负压与高压相互交替,对土洞顶板产生吸力与压力,剪应力快速降低,岩溶地层上覆土体无法承受自身重力条件下引发岩溶塌陷,是潜蚀、真空、气爆及重力作用相互作用的结果,以潜蚀、真空效应为主.为栖霞市各级政府及相关主管部门开展岩溶塌陷地质灾害防治、地区规划建设等提供地质科学依据,为胶东半岛岩溶塌陷后续相关分析研究工作提供翔实的理论基础.     

采动影响下地下水流动规律

为了研究采动影响下地下水的流动规律,本文从理论基础出发,分析了在开采过程中应力场和渗流场的变化规律;建立了采动影响下应力场和地下水流动耦合模型;结合工程实际,采用FLAC3D软件对所建立的数学模型进行数值模拟,得到结果与工程实际基本一致,从而证明模型的可靠性。通过本文的研究,为煤矿开采过程中地下水防治起到积极作用。     

采动影响下承压含水层水位变化预测模型研究

为研究采动影响下煤层覆岩承压含水层水位变化预测模型,根据采矿岩层移动与覆岩破坏理论,基于地下水动力学原理,建立了基于地下水稳定运动、非稳定运动两种井流方程的覆岩承压含水层水位采动变化数学模型。结合大平煤矿三台子水库下N1S2综放开采工作面水文地质条件及水文监测数据,对模型进行了验证,结果表明:采动影响下承压水的运动为非稳定运动,对应建立的数学模型能更好地拟合覆岩承压含水层水位变化。     

改进型BP-网络的岩溶塌陷预测评价

为了解决多因素影响下岩溶塌陷预测评价问题,采用改进型BP-神经网络方法,推导带参数的神经网络公式,分析学习因子、动量因子和陡度因子的变化对系统收敛性的影响,确定最优的参数组合,并以唐山市区为例,建立了岩溶塌陷安全性评价模型.研究结果表明:基于改进型BP-神经网络的岩溶塌陷预测与实际情况吻合很好.该成果对中国地震多发区和地下水严重开采区的岩溶塌陷预测具有借鉴作用.