急倾斜矿体开采岩体移动规律与变形机理

为了研究急倾斜矿体开采的岩移规律与变形机理,采用数值模拟的方法,对急倾斜矿体在高构造应力和自重应力2种条件下的岩移特征进行对比分析.研究结果表明:当开采区在竖直方向上的高度远小于矿体在水平方向上的长度时,在这2种应力条件下都具有类似水平矿体开采的地表岩移特征;反之,在高构造应力条件下,急倾斜矿体开采地表出现双沉降中心的现象,而在自重应力条件下只存在单沉降中心;在高构造应力条件下,急倾斜矿体开采在地表移动变形量、移动变形影响区规模及地表宏观变形破坏特征上与自重应力条件下相比都有较大差异,原岩应力场中作为特征量的最大主压应力的取向对岩移行为的影响是产生这差异的根本原因.     

矿区岩体应力状态研究及其应用

为了研究矿区岩体应力状态,利用地质动力区划方法研究了区域地质构造,建立了区域地质模型,计算了构造应力场并划分出高构造应力区和高构造应力梯度区,分析了岩体应力状态与巷道稳定性、开采沉陷、矿山压力显现等的关系。研究结果表明:基于地质动力区划方法进行的区域岩体应力状态评估结果对于巷道支护设计、开采沉陷预计、矿压显现预测等采矿工程的设计和实施工作具有重要的指导意义。     

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.     

构造应力型开采地表沉陷规律及其工程处理方法

分析了构造应力型开采地表沉陷宏观破坏特征,揭示了构造应力型开采卸载地表沉陷的力学本质,建立了构造应力型开挖地表沉陷的力学模型,指出现有的自重应力型地表沉陷规律的理论方法不适用于构造应力型地表沉陷规律的研究;引入概化地应力概念,导出了构造应力作用下地表变形的预计公式体系.从工程应用出发,提出了综合考虑自重应力与概化地应力2种效果迭加来研究构造应力型地表沉陷规律的方法,并建立了相应的研究步骤与程式.     

急倾斜多厚煤层开采地表移动和变形规律相似模拟

为减少传统沉陷计算方法对急倾斜煤层开采沉陷变形进行分析结果的失真,以具体的急倾斜多厚煤层开采为背景,建立了相似材料模型,分析了急倾斜煤层开采沉陷对应的地表移动和变形规律,覆岩的移动和变形规律.结果表明:在失去煤层支撑后,覆岩呈悬臂梁结构因重力持续增长而出现断裂,地表沉陷区相对较小但变形展现出严重的非连续性阶跃式     

急斜煤层浅转深综放开采煤岩动力灾害诱发机理

中国煤炭资源深部开采已成为常态。依托急倾斜煤层开采为工程背景,构建考虑水平分段综放开采影响的浅转深开采组合梁模型,引入应力差异系数(α)表征浅转深开采煤岩体应力状态特征,分析地表大尺度裂隙与工作面相对空间层位关系,揭示急倾斜煤层浅转深开采煤岩体动力灾害诱发机理,对指导急倾斜煤层深部开采具有重要意义。研究表明:通过全景智能钻孔图像信息辨识揭示了急倾斜煤岩层纹层角与倾斜层理方向基本一致,说明煤岩层处于强压缩构造状态;浅转深开采应力差异系数呈非线性增长,确定临界开采α为0.4;急倾斜煤层浅转深开采动力灾害诱发实质为水平分段多阶段重复扰动下覆层结构失稳产生循环性动力冲击。     

中厚急倾斜矿体改流体放矿实验研究

采用无底柱分段崩落法开采中厚急倾斜矿体时,如果采场结构与矿岩流动特征不匹配,则会造成矿石的损失与贫化,对矿产资源造成浪费。为解决此类问题,采用改流体放矿技术,在矿体倾角60°～70°及矿体厚度6～10 m的条件下,设计了9种放矿实验方案。每种方案采用改流体放矿方法与常规放矿方法进行对比。实验结果表明：利用改流体技术进行开采可以将矿石回收率提高19.25%～25.98%;在废石混入率相同的情况下,依旧可以将矿石回收率提高15.68%～25.46%;验证了改流体放矿技术用于中厚急倾斜矿体的可行性,也为中厚急倾斜矿体的开采提供了良好的思路。与此同时,实验探究了矿体倾角和矿体厚度两个影响因素对矿石回收率、贫化率的影响规律,结果显示：矿体倾角与矿体厚度对改流体放矿实验影响较大,对常规放矿实验影响较小。     

南桐煤矿开采岩移规律的数值模拟

针对南酮矿务局南酮煤矿深部开采复杂的采矿地质条件,运用求解非一性大变形问题有限差分法（FLAC）,对南桐煤矿二井三区开采引起的岩体移动、矿山压力分布和地表沉陷进行了研究,总结出了南桐煤矿深部开采引起的岩体移动的基本特征,采场周围矿山压力分布规律和地表沉陷的相关参数,所得结果对现场开采、工作面支护和采空区处理具有一定的指导作用,对开采所致的地表沉陷的治理提供了科学的依据。     

急倾斜特厚煤层分层开采后的覆岩破坏特征研究

特厚急倾斜煤层水平分层开采在采场矿压显现规律、老顶结构分析等方面已经取得了一些重要进展,对特厚急倾斜煤层安全开采起到了积极的作用。但由于特厚急倾斜煤层岩移观测资料极少,现有的急倾斜预计模型都无法反映该条件下开采的力学机制,导致其在进行地表沉陷预计时的精度较低,严重影响了特厚急倾斜煤层水平分层开采条件下"三下"采煤的生产实践。因此,要保持特厚急倾斜煤层分层开采条件下的安全开采,需要深入研究其开采后的覆岩破坏与地表移动特征,从而更有效的指导现场工程应用。     

工作面岩移观测站技术成果分析

在地下煤炭资源被采出后,开采区域周围的岩体的原始应力平衡状态受到破坏,应力重新分布,达到新的平衡。在此过程中。使岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏,通过对已获得的数据进行综合分析,找出各种因素对移动过程的影响规律。本文通过对东曲矿14402工作面岩移观测站数据的分析,求得边界移动角,进而运用到解决开采沉陷问题中去。     

梨园河煤矿综采工作面矿压显现观测

综采工作面矿压显现观测对煤矿安全高效生产具有重要的指导意义.该文通过对梨园河煤矿22111综采工作面在开采过程中顶板及围岩移动规律的观测研究,掌握了22111综采工作面的初次来压和周期来压步距、工作面支架支护强度、围岩破坏活动过程中煤壁应力变化大小和应力影响范围.     

深井回采工作面覆岩运动及煤体应力分布规律

为保证深部开采矿井安全高效生产,根据东海煤矿32#右十一回采工作面地质资料,采用RFPA、ANSYS软件对深部回采工作面覆岩关键层运动规律及煤体内的应力变化情况进行数值模拟。结果表明,开采深度越大工作面覆岩关键层的破断距离越小,顶板周期来压步距越短;该工作面的周期来压步距为30 m左右,数值模拟与现场实测结果吻合;随着回采工作面的推进,高应力区向远离工作面的煤体内部移动,且煤柱上的高应力分布带移动量大于煤体上的移动量。该研究为矿井深部开采超前支护及冲击矿压防治提供了参考。     

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。     

煤矿井下清洁开采技术

采矿对环境的破坏和污染与矿井开采技术有直接的关系,对采矿过程中产生的“三废”,即废矸石、废水及粉尘、噪声等采取相应的治理措施;如全煤巷开拓方式、采区巷道全煤化、减少煤岩开采过程中混矸石量;采煤机径向雾屏降尘、溜煤眼粉尘的控制、凿岩时粉尘的治理、爆破时粉尘的控制;井下废水的处理;井下废水的净化;噪声控制等采取相应的治理措施,实现清洁开采,保护生态环境和井下生产的安全,以保持能源生产、消费和生态之间的平衡。     

大倾角逆断层条件下开采地表移动规律的研究

在测绘学科中,当地下资源开采中和开采后,为更好地监测和研究内部岩层和地表的沉陷规律,除采用常规的测量仪器进行地表和内部岩层位移量监测外,还可采用国际通用的岩土工程专业软件进行模拟、分析和计算。本文通过分析断层影响下的地表移动变形特征实测资料,利用有限元分析软件FLAC,就大倾角逆断层条件下开采引起的地表移动破坏规律进行了重点分析,提出了该地质条件下地表和围岩移动变形发展的趋势,尤其是在岩层内部和断层露头处的移动变形分析结论,对观测点、线的布设提供了指导,是地表和围岩观测的有益补充,同时为矿区及类似条件下"三下一上"采煤技术的研究提供了可靠的依据。     

采煤沉陷与断层相互作用引起地表建筑破坏特点分析

针对抚顺煤矿计算采沉区以外批量房屋损伤，通过现场变形测量、地质勘查。得到了损伤房屋的分布、结构类型、破坏特点、场地条件等基本数据。结合区域地质构造和结构力学分析，提出了构造断层与采煤沉陷相互作用导致局部区域岩体运动呈现“多米诺骨牌”形式，总体趋势向沉降盆地中心运动，在断层线出露地表处出现“反陡坎”，揭示了在计算的正常沉陷范围以外地表若干建筑差异沉降破坏的形式与采沉方向相背的原因，据此提出了针对性的治理方案。     

洁净煤开采技术及其环保措施

采矿对环境的破坏和污染与矿井开采技术有直接的关系,对采矿过程中产生的"三废"及粉尘等采取相应的治理措施如全煤巷开拓方式、采区巷道全煤化、减少煤炭开采过程中混矸石量;采煤机径向雾屏降尘、溜煤眼粉尘的控制、凿岩时粉尘的治理、爆破时粉尘的控制;井下废水的处理;井下废气的净化等采取相应的治理措施,实现洁净开采,保护生态环境和井下生产的安全.     

大同矿区地应力测量及其与地质构造的关系

为了研究大同矿区在煤炭开采过程中煤和瓦斯突出形成的冲击地压、采矿工程围岩破坏等动力灾害的形成原因及其防治对策,采用改进型CSIRO空心包体应变计,对大同矿区进行了四个测点的应力解除测量实验以及室内温度标定和围压率定实验.根据实验结果,利用地应力计算机程序优化求解出每个测点地应力张量,再结合矿区地质构造分析地应力与矿区地质构造的关系.通过研究,获得了大同矿区的地应力分布规律及其与地质构造的关系.     

矿井深部开采非线性力学特点

为了解矿井深部开采过程中大范围非线性应力现象和自组织多分量现象,对采矿诱发地震和岩爆地震的监测方法和体系做了相应的分析,总结了深部采掘工程中岩体非线性力学特点.认为矿井地下巷道岩区碎化现象是由重力应力分量达到或者超过岩石的单轴压缩强度形成的.对人工填充体的组织和结构特点进行了分析,并利用岩石分区碎裂现象和自组织人工充填体的相互作用来提高采矿效率.     

"构造控灾"理论与"绿色矿区"建设

构造介质、构造形态、构造界面、构造应力相互影响,相互制约,协同作用,为人类地下采矿活动营造了一个特殊的环境——构造环境。在不同的构造环境下,同样强度的地下采矿活动所引起的煤矿区地面沉陷、断陷、开裂的致灾程度有明显差异。与地下开采有关的煤矿区地表环境灾害,虽然源于采动,但其形成与发展,本质上受控于该区域构造环境的内在结构和动态因素。构造环境是决定煤矿区地质环境承载能力的重要因素之一。在开采之前,根据煤矿区构造环境,结合煤矿区土地利用类型对地表移动变形及地下水位变化的敏感度,科学评价煤矿区地质环境的承载能力,为合理规划开采区域或开采强度提供科学依据,是建设"绿色矿区"的基础性工作。