张集煤矿11418(W)工作面开采地面沉陷演化规律

依据张集煤矿11418(W)工作面地表移动变形观测站实测数据,运用概率积分法和拟合曲线法求取下沉系数、水平移动、拐点偏移距等地表移动变形参数,获得张集煤矿8煤层开采地质采矿条件下的下沉量大、速度快、稳定快且具有突变性等地表移动变形演化规律及新特征,为地表沉陷范围和影响程度的确定提供可靠依据.     

相邻工作面开采后地表沉陷监测

本文利用常用的概率积分法来求取地表移动预计参数,首先根据实测资料按经验确定概率积分法的初始参数值,然后按初始参数值根据观测站与开采工作面的相对位置关系,计算地表观测线的下沉值。然后将预计值与实测值进行比较,比较后再调整预计参数,以逐渐趋近的方法．最后求取概率积分法的移动变形预计参数。     

概率积分法沉陷预计的边缘修正模型

针对概率积分法沉降变形预计曲线边缘收敛过快的问题,以2个不同主要影响半径的单元下沉盆地按一定比例的组合表示边缘修正模型的单元下沉盆地,按照叠加原理建立了地表移动盆地内任意点的沉降、变形预计模型,并根据多个观测站实测数据反演概率积分法及其边缘修正模型参数,建立了修正模型参数与概率积分法参数之间的统计关系。实例分析结果表明,边缘修正模型的预计结果更接近于现场实际,具有较高的实用价值。     

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。     

煤层开采地表沉陷相似材料研究

为研究煤层开采地表沉陷的移动变形规律,采用相似材料模拟实验。本文通过对模型的设计及观测,得到模型的观测成果。分别用概率积分法和皮尔森Ⅲ型函数法对急倾斜煤层开采地表的下沉进行预计,其预计结果和模型观测结果对比分析,定性的得出尔森Ⅲ型公式法适合预计500煤层的地表静态下沉。     

倾向主断面地表残余移动变形数学模型

目的研究走向长壁冒落式开采的老采区地表沉陷盆地倾向主断面残余移动变形.方法通过对倾向主断面覆岩冒落、断裂、离层、弯曲过程的机理分析,采用概率积分法、随机介质理论和等影响原理构造了倾向主断面地表残余移动变形的数学模型,并采用实际观测数据与预测数据对比、不同数学模型分析对比两种方式进行了数学模型的验证.结果缓倾斜煤层和大倾角煤层倾向主断面实际观测数据与预测模型计算的误差均在允许范围10%以内.得出倾向主断面地表残余下沉、倾向主断面地表残余倾斜变形、倾向主断面地表残余曲率变形、倾向主断面地表残余水平移动、倾向主断面地表残余水平变形数学模型.结论各数学模型不仅能够把矿区已有岩移参数转化为残余移动变形预测参数,而且可以定量描述倾斜煤层倾向主断面地表残余移动变形规律,可推广性强.     

曲面拟合技术在开采沉陷预计中的应用

在以前的开采沉陷预计软件中,往往采用等倾角或分段等倾角来预计工作面回采后地表的沉陷情况,这不符合煤层实际的赋存情况,因此,也带来理论上预计的误差。采用曲面拟合技术可以消除这种理论上的预计误差。利用地理信系统采集煤层底板等高线的基础数据,再拟合出工作面煤层的曲面方程,根据曲面方程可以求出工作面煤层的倾角、倾向;求出开采微单元的各种变形值的偏移方向和偏移值,按照概率积分法叠加原理最终求出预计区域内的地表沉陷的各种变形值。通过工程实例验证曲面拟合方法下沉预计值标准方差为:411.4,水平移动标准方差为:268.39;采用等倾角或分段等倾角预计下沉值标准方差为:5329.1,水平移动标准方差为986.6.曲面拟合法优于分段等倾角法。     

重复采动地表变形等值线绘制方法

为研究井下多工作面重复采动后地表变形等值线的变化规律,采用概率积分法和距离幂次反比法,对井下多工作面开采后的地表各个变形值进行计算,应用矩形网格模型的方法,将计算的结果进行可视化处理,绘制出重复采动地表各个变形等值线.将该计算方法应用到西马煤矿的生产实践当中,将上述各变形值等值线绘制方法得到的结果与现场实测结果进行对比,可见二者的误差较小,符合采矿工程领域实际需要.     

断层影响下开采沉陷预计研究

在地质条件复杂,特别是遇到断层的情况下,地表沉陷的正常规律被掩盖,表现出特殊的规律性.对断层影响下的开采沉陷预计问题进行了研究,建立了基于概率积分法的预计模型.在该模型中,将开采引起断层的离层空间看成一个等效倾斜采空区,分别计算实际采空区和等效采空区对地表的影响,然后将两者叠加起来,得到地表变形.基于AutoCADVBA平台,利用该预计模型开发了预计程序.运用该程序可以预计计算出断层影响下地表的:下沉值(W)、水平移动值(U)、倾斜值(i)、曲率值(k)、水平变形值(ε).程序能以栅格或是矢量数据格式输出变形曲线.通过与实测资料对比,验证了该模型的正确性.     

高速公路保护煤柱开采方案可行性分析

针对高速公路保护煤柱的煤炭资源回收问题,结合高速公路行车的特点及路基沉降要求,分析了开采对高速公路的影响,给出了路基允许移动与变形范围.结合现场实际条件,提出按不同下沉量的六种条带开采方案回收保护煤柱,利用概率积分法进行地表移动与变形预计.选取最优方案的原则是开采后地表移动与变形符合允许范围,同时煤炭回收率最大,分析预计结果得出第二方案为最优方案.该成果对高速公路保护煤柱开采具有一定的参考价值和理论意义.     

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。     

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。     

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。     

急倾斜煤层水平分层综放开采岩层移动规律

为了进一步认识水平分层综放开采的开采沉陷特点,运用相似材料模型实验,对某矿大倾角煤层的开采沉陷过程进行了模拟研究,揭示了急倾斜特厚煤层水平分层深部开采岩层与地表移动规律.     

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。     

基于概率积分法的地面沉陷灾害预测

为了解决采矿引起的地表沉降与塌陷的破坏程度以及对地表用地的影响问题,结合采煤引起的开采沉陷研究理论,应用概率积分法,建立基本数学模型,选取合理的计算参数,模拟出了2006—2014年地面沉降变形曲线。结果表明:由于概率积分法是通过随机介质理论,从统计观点出发,把整个开采区域分解为无限个微小单元的开采,因此概率积分法能够准确的计算出地下采矿与地面沉降之间的相互关系,对于未来进行灾害预测具有重要的意义。实践表明这种算法具有很好的使用价值。     

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。     

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.