倾斜煤层采动影响下的挤压变形区移动变形特征分析

以重庆南桐矿区为工程背景,通过三维数值模拟方法,对倾斜煤层在三种不同开采宽度工况下上覆岩层移动挤压变形区特征进行了研究。结果表明:采宽由80 m增加到160 m时,煤层与岩层交接处应力变化较小,挤压变形区地表下沉速度较为缓慢;采宽由160 m增加到240 m时,煤层与岩层交接处应力变化非常显著,挤压变形区地表产生明显下沉;不同的开采工况下,挤压变形区沉陷位移都会出现一个峰值,且位于开采区下山方向,挤压变形区沉陷值受水平应力影响较小,走向和倾向方向的沉陷值以该峰值曲线呈中心对称。     

条带法开采控制地表沉陷的新探讨

本文以相似材料物理模拟、有限元数值模拟和力学分析为手段;对条带法开采控制地表沉陷进行了深入的研究.揭示了条带法开采顶板岩层的破坏过程、破坏形态、破坏范围及整个覆岩体的移动与变形规律,特别是对波浪状下沉在覆岩中的传播机理和传播高度进行了较深入的探讨.给出了覆岩中波浪状下沉传播高度与条带采留宽度尺寸之间的关系和条带法开采地表下沉系数的表达式.划分出了条采覆岩破坏的三个影响带.在此基础上,提出了控制地表沉陷条带来留宽度设计所遵循的三个原则:即地表允许变形原则,煤柱稳定性原则和回采率原则.根据这三个原则,得出了条带采留宽度合理尺寸新的确定方法.所得结论对条带开采设计具有指导意义.     

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。     

条带开采保留煤柱宽度和采出宽度与地表变形的关系

应用条带开采进行建筑物下压煤开采,除保证留设煤柱要有足够的强度和稳定性,开采宽度不超过上覆岩层所形成稳定结构(托板、平衡拱、梁等)极限宽度外,条带开采还应保证地表不出现波浪型下沉盆地。以概率密度函数法为基础,从开采沉陷的角度分析了条带开采煤柱宽度、采出宽度和地表变形的关系,得出了条带开采煤柱宽度和采出宽度的最佳匹配计算方法,对条带开采地表移动和变形控制具有一定的借鉴意义。图6,参10。     

铁法煤田沉陷灾害分区研究

针对铁法煤田因采矿引发的地面沉降和地面塌陷两种地质沉陷灾害进行研究,认为采法、采区、采深、采高、顶板管理是影响沉陷灾害的直接因素;岩性、构造、水文地质条件及矿坑降水是影响沉陷灾害的间接因素,其中矿坑降水是不可忽视的重要因素.根据地表沉降值、水平移动、倾斜、曲率现状值和预测值对沉陷区的建设场地进行危险性分级和分区,将铁法煤田沉陷区分为灾害危险性大区、危险性中等区和危险性小区,并提出了避让和治理措施,为沉陷区治理和沉陷区村屯规划提供决策依据.     

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。     

长臂充填开采上覆岩层移动规律数值模拟

针对王河煤矿10903工作面在开采过程中引起地表下沉问题,用RFPA2D软件对不同弹性模量充填材料下的充填开采和全部垮落开采进行数值模拟,模拟了全部垮落法开采时岩层破坏和裂隙分布情况,全部垮落法随工作面推进关键层及地表下沉情况;不同弹性模量充填材料下的充填开采随工作面推进关键层及地表下沉情况.结果表明：全部垮落法开采会引起地表的塌陷,而充填法能有效控制关键层弯曲下沉量和地表沉陷.充填体弹性模量从1 GPa增加到5 GPa时,工作面前方垂直应力集中程度逐渐降低,关键层下沉量逐渐减小,最大下沉量从510 mm 减小至285 mm.最后通过地表沉陷观测验证了充填材料配比和数值模拟计算的合理性.     

下沉速度法研究地表移动变形分布规律

在地质采矿条件变化不大时，从地表点的下沉速度出发，取随开采工作面一起移动的动坐标建立动坐标系，研究地表点下沉速度的分布规律，得到地表下沉速度分布曲线，并对地表点在整个下沉时间过程的速度曲线进行积分，得到动态地表主断面上的地表下沉分布公式，并在此基础上经过一系列转换，得到地表任意点下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形公式。公式简单，便于应用。     

邢台矿建筑物下充填开采沉陷规律的研究

为了保护井巷、建筑物、水体以及铁路等,使它们免受或少受开采的有害影响,减少地下资源的浪费,邢台矿首次采用建筑物下综合机械化充填采煤技术进行工业广场下开采,本文介绍了建筑下综合机械化充填采煤技术的主要思路,针对7606充填工作面建立岩移观测站,总结了开采沉陷规律及预计参数,并通过7608充填工作面对预计参数进行验证。结果显示:预计移动参数选取合理,预计方法正确,预计结果能较好的反映矸石粉煤灰充填开采的地表移动变形规律。     

彬长生产服务区下采空区稳定性评价研究

针对彬长生产服务区建筑群受采空区影响问题,应用数值模拟计算、覆岩变形理论分析方法,结合地表监测成果,综合计算分析了建筑群下107工作面综放开采采空区稳定性及其对建筑物的影响,分析结果表明,107工作面开采属于非充分采动,覆岩中洛河组、宜君组坚硬厚岩层对地表移动变形具有控制性的作用,由于坚硬关键层的整体变形作用,使得地表水平移动范围大于沉陷范围,地表建筑群下采空区已基本稳定.应用影响函数预计模拟方法预计分析了地表剩余移动变形,表明地表移动盆地已经处于基本稳定状态,地表剩余移动变形对建筑物影响很小.研究结果为彬长生产服务区建筑群下开采沉陷灾害治理提供了可靠地依据.     

概率积分法在山区浅埋煤层地表移动预计中的应用

概率积分法是目前煤矿开采中应用最多的地表移动预计方法。对于山区浅埋煤层开采而言,由于地表地形和地层分布等因素的影响,地表的下沉、倾斜、曲率、水平移动等特性与平原地区有很大不同。文中对概率积分法预计公式做了适当修改,并编制了MATLAB拟合程序,实现了多参数表达式的非线性曲线拟合。实测数据拟合结果表明,修改后的预计公式应用效果良好。通过拟合所得的表达式,反求取了山区浅埋煤层地表移动的主要参数,由此求得的地表移动参数符合实际,可靠性高。     

深部复杂金矿体充填开采对地表建筑物稳定性影响

为研究深部复杂矿体开采对地表建筑物稳定性的影响，借助概率积分法计算安全开采深度;采用3D Mine-Rhinoceros-FLAC^3D耦合构建矿区三维模型，进行地表安全性及变形规律研究.结果表明:①采用充填法进行深部矿体开采，地表产生均匀沉降变形，最大主应力随回采步骤增加呈多项式增长趋势，最小主应力呈线性增长趋势，扰动高度沿矿体走向呈正态分布趋势;②矿体的开采使其正上方产生“盆地式变形”，并依据安全性参数进行地表扰动边界圈定;③当下沉变形值小于10mm、变化率大于0.5时和下沉变形值大于10mm而小于20mm、变化率大于1.5时，地表均为整体下沉现象，稳定性不受影响.     

某铁矿充填法采矿引起的地表变形的Flac分析

地下采矿必然会引起采空区围岩的崩塌,围岩向采空区的移动可能涉及到地表,造成地表的陷落．采用充填法,留矿柱法等措施能够减轻地表的沉降．本文借助Ansys进行网格划分后,将其导入Flac数值计算软件中．Flac软件能模拟开采、回填、再向下开挖、再回填等过程,与实际开采和充填一致．对金山店铁矿东区分别进行不充填、20％充填、50％充填的地下开采进行模拟,研究采矿引起的地表沉降问题．分析得出下盘稳定性好于上盘,水平位移和垂直位移在量级上相当,充填越多越能减轻地表沉降．     

露天转地下开采地表沉陷预计及安全性分析

 为了最大限度地开采地下资源并保证地表建构筑物的安全,运用MIDAS/GTS(岩土与隧道分析系统)建立三维模型,对新桥矿露天转地下开采诱发的地表沉降和移动进行数值模拟研究。结果表明,露天转地下开采影响范围内最大变形值：地表倾斜i、曲率K及水平变形ε最大值分别为0.640mm/m、0.012×10^-3/m和0.503mm/m,低于工程范围内建(构)筑物保护等级对应的允许变形值,露天转地下开采不会诱发危及民居等地面建(构)筑物稳定性的移动和变形,为矿山地表沉降预测和安全分析提供了理论依据。     

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.     

山西汾西矿区采煤沉陷调查

根据收集的汾西矿区沉陷资料,计算出了矿区沉陷下沉值与水平变形值,圈出了沉陷区的范围,对沉陷区地表的稳定性进行了评价,划分出了稳定沉陷区及非稳定沉陷区。     

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。     

开采引起的地表裂缝深度和宽度预计

以实验室模拟试验为基础,获得了地表裂缝发育的一系列规律,建立了地表裂缝发育极限深度的预计模型,建立了裂缝发育宽度和深度关系的典型曲线.实例证明,预计模型是正确的,具有很大的实用价值.     

粉煤灰基胶结材料袋式条带充填开采实验

为了防控采空区覆岩地表移动,解放"三下"压煤,利用新型粉煤灰基胶结材料,在七台河桃山矿93#煤层采空区进行了工业实验。通过制浆系统制得充填浆料后用管路输送到采空区充填袋,待材料硬化充填体有自立能力后撤掉支柱及模板,大量充填袋形成充填条带后替代保护煤柱。该方法在桃山矿充填开采实验后,结果表明:粉煤灰基胶结材料形成充填体后,早期强度增长迅速,煤炭采出率提高40%,实现顶板无破断、地表微沉陷的效果。     

基于改进概率积分法的倾斜条带状工作面开采沉陷预计研究

常规概率积分法适用于水平和近水平煤层开采沉陷预计,对倾斜煤层的开采沉陷预计存在较大误差,为此,借鉴变步长数值积分的思想,提出倾斜条带状工作面开采沉陷预计的改进概率积分法,设计了新的计算模型;具体做法是：将工作面在埋深方向用二分法划分为多个子工作面,从而将倾斜工作面的开采沉陷预计转化为多个水平子工作面的开采沉陷预计;对细分级数f ,进行 f轮计算;对第i(i=1,2,...,f-1) 轮计算,工作面被等分为2ⁱ 个子工作面,进行 2ⁱ次迭代计算;第 i轮迭代计算后,再将每个子工作面在深度方向进行二分,继而进行下轮迭代计算,重复进行,直到前后两轮计算结果差值的均值和方差均在目标范围内。证明了该算法的收敛性;算法分析表及应用实例明,该方法消除了倾角和平均深度对倾斜煤层开采沉陷的误差,计算模型更加科学,计算结果更可信,适用于任意倾斜条带状煤层和非煤地下矿较规整采场开采沉陷预计,以及自然崩落法矿岩接触面模拟。