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。     

不同覆岩地层正断层下盘煤层开采地表下沉规律

断层破坏覆岩地层的整体性,影响岩土体的强度特性和变形性质,导致开采沉陷规律更为复杂。为研究不同覆岩地层与正断层共同影响下煤层开采地表沉陷规律,构建不同覆岩地层正断层下盘煤层开采覆岩运动与地表变形的理论模型,数值模拟分析不同覆岩地层正断层下盘煤层开采地表下沉规律与特征,结合实例进行了对比分析。结果表明：地表移动变形范围与松散层厚度密切相关,随松散层厚度的增加,相较于无断层一侧,地表下沉盆地在断层一侧的移动变形范围先减小后扩大再减小,最终与无断层一侧相同;厚基岩地质条件下,随松散层厚度增加,地表产生裂缝的位置由断层露头先向采空区偏移后向断层上盘偏移;厚松散层地质条件下,松散层吸收了断层诱发的非连续变形,随松散层厚度增加,地表由偏态下沉盆地逐渐变为对称的下沉盆地。     

停采后覆岩及地表下沉率随时间变化实验分析

根据实验结果分析了开采停止后覆岩及地表下沉率随时间变化过程。下沉率随着开采面积的增大而增大,在采动过程中,从煤层顶板到地表的下沉率由大变小,当达到充分开采后,地表和岩层的下沉率基本趋近为一常数。根据下沉率随时间变化的特点,建立了其相应的函数形式,最后根据动态下沉率推导出动态下沉值的计算公式。     

开采沉陷动态预计中的流变模型及应用

解决开采沉陷动态预计的规律性问题，必须把地质实测经验资料和采场覆岩移动变形力学机制有机地结合起来。用流变力学原理推导地表动态移动下沉值与时间的函数关系式，结合现场实测资料对相关系数进行估算，可以有效地对开采地表变形进行预计，有助于确定地表受采动的影响程度。     

厚覆盖地区深部采动对浅表土层影响的时效初探

厚覆盖地区,深部煤炭资源的开采不但导致地表沉陷,还会对沉陷盆地周边土体的工程性质产生影响.通过对模型试验结果的研究及对现场实测数据、资料的分析发现,深部采动对浅表土层的影响具有时效特征,即随时间推延,深部采动对土的影响作用范围逐渐扩大.分析认为导致这一现象产生的原因在于;（1）深部采掘扰动了原有的应力状态,使得土的应力产生重新调整;（2）受深部土体固有的力学性质的影响,如土体固结系数、渗透系数在随深度变化由线上存在一个显著的平直段;（3）采动在挤压区引起孔隙压力的迅猛增加,而孔隙压力的消散则较为缓慢.     

陶阳矿铁路下煤层群开采地表移动规律研究

本文根据多年来定期观测的大量数据。对铁路下煤层群重复开采的地表移动规律进行了分析、研究。主要是将各观测站所针对的主要开采工作面的基本条件和实际观测资料,利用参数识别的方法,求出各观测站的地表移动计算参数,并分析出计算参数的可靠性,同时,对各非充分采动条件下的观测站资料,利用求取的计算参数,模拟计算出具体地质开采条件下充分采动或接近充分采动时的地表移动变形。并分析计算出各种角值参数。     

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。     

影响地表动态移动和变形的因素

以Knothe模型的函数为基础,对不同推进速度和不同时间影响系数下动态地表移动和变形进行研究.结果证明:提高开采速度有利于减小地表采动损害;时间影响系数c较小时,下沉迟缓,最大动态变形值较小,随着c的增大,地表动态变形值增大.     

煤层开采覆岩应力场及地表移动特征

以大平煤矿S2S9工作面为研究对象,与邻近工作面实测资料相结合,利用ADINA有限元软件模拟研究工作面开采过程中覆岩的应力场及地表移动特征.研究结果表明:岩层下沉为非对称下沉;开采完成时,地表形成了对称的下沉曲线和反对称的水平移动曲线,最大下沉值位于采空区的正中央,而在开切眼和停采线出现了水平移动峰值;距离煤层顶板越近,煤壁上方覆岩中竖向应力峰值越大,采场前支承压力区一般分布在工作面前方45~90 m内,峰值点距煤壁10 m左右.     

采动区墙体转动模式下非极限被动土压力试验研究

为了揭示采动区下沉盆地压缩区刚性墙体非极限被动土压力的分布规律,根据采动区下沉盆地压缩区挡墙主要发生挡墙绕墙底转动变位模式(RB模式)的特点,进行了挡墙绕墙底转动变位模式下,填土为松砂和密砂时非极限被动土压力试验,同时对比了填土为松砂和密砂挡墙平移模式时非极限被动土压力试验。研究结果表明:(1)采动区下沉盆地压缩区挡墙绕墙底转动压缩土体,侧土压力和墙体深度和位移都有关系,侧土压力、深度和位移三维曲面波动较大;(2)侧土压力随深度呈非线性分布,墙体中上部土压力较大;(3)侧土压力随挡墙位移也呈非线性分布,随着位移的增大,非极限侧土压力合力随之增大。     

采动区门式刚架空间结构抗变形性能

为保证地表变形区门式刚架的正常使用,以门式刚架空间结构为研究对象,采用有限元模拟手段,研究了采动区空间门式刚架位于地表变形曲线不同位置时刚架的附加变形及附加内力的变化规律,分析地表变形对整体刚架的影响。模拟结果表明,处于地表沉陷盆地最大下沉点时,空间门式刚架结构受地表变形的影响最小。该研究为采动区门式刚架结构抗变形设计提供了参考。     

特厚冲积层非主断面观测站岩移参数的求取

针对祁东煤矿的地质和开采条件,在二采区特厚冲积层地表上方设置了三条非主断面观测线。按相关规定,从采前开始到相关工作面采动影响基本稳定,对观测点进行了观测工作。在对观测数据进行初步处理的基础上,利用“非主断面任意方向观测结果的求参程序”对观测结果进行了求参计算,确定了概率积分法的五个岩移预计参数。利用所求参数对原观测线各测点进行下沉和沿x、y向水平移动进行预计,计算结果与实际观测结果相符,并利用等效面积法,求得了主断面的地表岩移角值,对以后煤柱留设和采动影响范围的确定具有指导意义。     

建筑群下覆岩加固协调开采减损方法

应用采动地表位移变形的极坐标模型,通过计算机预计模拟和全盆地位移变形等值线图优化分析,结合离层带注浆充填技术,得出采动对建筑物影响最小的工作面布置方式及其有关参数,通过改变工作面的布置方式和参数,有效地减少地表位移变形程度和控制覆岩下沉,从而达到保护建筑物,提高回采率的目的。这种方法安全、经济、技术管理简单可行。     

煤矿井下高浓度胶结充填开采地表沉陷预计

为对煤矿井下高浓度胶结充填开采地表沉陷进行预计,运用"等价采高"的概念,建立了充填开采等价采高模型,得出了充填开采地表沉陷最大值计算公式;采用FLAC3D数值模拟软件对充填开采地表沉陷情况进行模拟,应用数学回归分析数值计算结果探究了充填开采地表下沉系数和等价采高的关系,最终确定高浓度胶结充填开采地表下沉系数与等价采高近似成数学常数的指数函数关系;结合现场工程实践,计算得出在特定条件下新阳矿充填开采地表下沉系数为0.11,地表沉陷预计最大值为72.6 mm,与其他采用充填开采技术工作面的地表沉陷实测结果基本一致.     

建筑群下覆岩加固协调开采减损方法

应用采动地表位移变形的极坐标模型，通过计算机预计模拟和全盆地位移变形等值线图优化分析，结合离层带注浆充填技术，得出采动对建筑物影响最小的工作面布置方式及其有关参数，通过改变工作面的布置方式和参数，有效地减少地表位移变形程度和控制覆岩下沉，从而达到保护建筑物，提高回采率的目的。这种方法安全、经济、技术管理简单可行。     

煤矿井下高浓度胶结充填开采地表沉陷预计

为对煤矿井下高浓度胶结充填开采地表沉陷进行预计,运用"等价采高"的概念,建立充填开采等价采高模型,得出了充填开采地表沉陷最大值计算公式;采用FLAC3D数值模拟软件对充填开采地表沉陷情况进行模拟,应用数学回归分析数值计算结果探究了充填开采地表下沉系数和等价采高的关系,最终确定高浓度胶结充填开采地表下沉系数与等价采高近似成数学常数e的指数函数关系;结合现场工程实践,计算得出在特定条件下新阳矿充填开采地表下沉系数为0.11,地表沉陷预计最大值为72.6 mm,与其他采用充填开采技术工作面的地表沉陷实测结果基本一致.     

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.     

无煤柱切顶沿空留巷矿压显现规律

为了掌握无煤柱切顶留巷的矿压显现规律并检验巷道支护效果,以澄合矿区董东煤矿50107工作面为研究对象,采用现场监测的手段对无煤柱切顶沿空留巷受采动影响条件下的顶板下沉规律、帮部变形规律及单体支柱受力变化规律进行了实测,并同时对切顶效果、挡矸效果及巷道稳定性进行了分析与评价。结果表明,巷道矿压随工作面的临近而逐渐增大,采动过程中靠近采空区侧的巷道矿压显现程度更为剧烈,表现出明显的非对称性特征,巷道顶板的回转运动是造成巷道非对称矿压显现的主要原因。此外,无煤柱切顶沿空留巷阶段性变化特征明显,初始变化阶段位于工作面后方0～35 m;快速变形阶段位于工作面后方35～75 m;缓慢变形阶段位于工作面后75 m以外,巷道变形及支柱受力均达到稳定状态。巷道矿压显现的主要过程集中在快速变形阶段,需加强对巷道围岩的控制。实践表明,无煤柱切顶沿空留巷采用锚网配合单体支柱的支护方式可行。     

急倾斜水平分段放顶煤开采岩移规律

采用相似材料模拟实验研究方法,对急斜特厚煤层水平分段放顶煤开采上位顶煤与采场上覆岩层运动与破坏规律以及地表变形进行了系统的研究,阐明了上位顶煤与采场上覆岩层存在不稳定拱和地表向顶板方向偏移的非对称性下沉.     

重复采动条件下房屋裂缝规律的分析

基于现场实测获得的房屋裂缝和地表水平变形资料,分别分析了初次采动和重复采动条件下房屋裂缝的发育规律,分析了重复采动条件下房屋裂缝发育规律的特殊问题。获得了采运过程中房屋裂缝宽度与地表水平变形之间的关系曲线。在村下采煤过程中,井下工作面若保持匀速推进,就可以保证房屋承受匀速、渐变的拉伸、压缩变形过程,使房屋的残余变形很小,反之,房屋破坏程度就比较严重。由于房屋极易从已有裂缝处开裂,形成更大的裂缝,因此,重复采动前,应对已有损坏的房屋进行适当的维修。