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.     

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。     

炉峪口煤矿8号煤开采沉陷实测研究

炉峪口煤矿在开采1820工作面时,在工作面上方地表建立地面岩移观测站,通过实地观测得出了重复采动下地表移动变形的参数及移动规律.为进一步研究煤矿地表沉陷提供了实测数据和理论依据.     

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.     

河流下限高协调开采方案

为解决杉木树煤矿河流下安全采煤问题.采用物理相似材料模拟和RFPA2D数值模拟方法,研究采后覆岩破坏规律及导水裂隙到高度并得出防水安全煤岩柱须为40倍采高.应用限高协调开采原理制定了局部限高协调开采方案.使用地表沉陷预计软件YLH-12预计采后地表变形情况,最大下沉值为1 500 mm并出现在采区中部,整条河道水平变形值为0~-11 mm/m.同时开采实践测得地表未出现大范围沉陷,河道下沉值小于水平变形值,工作面涌水量较小且变化不大.结果表明:限高协调开采理论正确可靠,并成功指导河流下安全开采.     

大范围多工作面重复采动地表变形预测算法和系统开发

以概率积分法和距离幂次反比法为基础,开发了大范围多工作面重复采动地表变形预测算法,并以此算法为基础,应用C#语言开发了软件,实现了复杂开采条件下的地表变形快速智能预测。并将上述的算法和软件应用到某矿的双工作面开采后的地表变形预测,将预测值与实际值进行对比,得出下沉值、倾斜值、曲率值、水平移动值和水平变形值的绝对误差平均值分别为4.6 mm、0.070 mm/m、0.0038×10~(-3)/m、4.0 mm和0.098 mm/m。下沉值、倾斜值、曲率值、水平移动值和水平变形值的平方差分别为37.86、0.0097、0.000025、19.46和0.052。预测结果的精度满足实际生产需要。     

采动地表裂缝形成机理的数值模拟

为研究采动地表裂缝的形成机理和采动地表裂缝影响下地表移动变形分布特征.采用有限差分数值模拟软件进行模拟分析.研究表明:工作面开采后,采空区上覆岩层以梁或板的形式沿层理面法线方向移动、弯曲,当移动变形传至地表,使地表拉伸及曲率变形超过土体抗拉强度时便产生裂缝;采动地表裂缝影响下,裂缝远离采空区一盘地表移动变形值均减小,最大变形位于裂缝位置,裂缝具有集中变形特征和阻断变形传播的屏障作用.研究成果对矿区地表建(构)筑物保护、地表裂缝治理具有一定参考价值.     

煤矿岩层与地表移动机理和规律的再认识

本文认为,发生在煤柱上方地表和采空区上方地表的下沉机理和规律是载然不同的.煤柱上方的下沉是在开采引起的附加应力作用下煤层和岩层的压缩值.其分布与附加应力相对应.采空区上方的下沉是岩体在自重应力作用下向采空区的竖向移动.岩体内部的水平移动是波松效应引起的岩体横向膨胀.     

采空区充填控制覆岩沉降相似模拟

采用相似材料模拟实验方法,对采空区充填控制地表沉陷相似材料模拟实验,模拟工作面采空区充填控制地表及覆岩移动,采用3种不同强度充填材料充填开采推进过程中工作面采空区,观测地表及覆岩移动规律.得到了充填开采条件下地表及覆岩的移动规律,充填材料的强度与地表下沉系数的关系,采空区充填的空间与充填时间的关系,为解决采空区充填开采提供了科学依据.     

采煤引起的地表下沉形态非对称性分析

大量现场实测表明,开采沉陷下沉盆地并不是关于采空区对称,而是开切眼一侧的地表下沉值普遍大于停采线一侧地表下沉值。为了分析地表下沉盆地非对称的原因,基于概率积分法地表下沉预计公式,将开切眼一侧的采动影响近似为多次重复采动,提出重复采动综合影响系数F概念,通过理论推导分析了地表下沉盆地非对称性产生的原因,并结合数值模拟和现场实例分析了重复采动综合影响系数F与采厚、采动程度之间的关系。研究结果表明:F随采厚的增加而减小,但F值恒大于0;F随采动程度的增加而增加,当采动程度达到一定值时,F值不再变化,但F值不再变化点不一定是由非充分采动到充分采动的过渡点。这对于合理解释某些特定地质条件下,地表下沉盆地的非对称性具有一定的借鉴意义。     

渭北矿区厚黄土层采动变形数值模拟研究

渭北矿区黄土层覆盖厚度占开采深度的30%～70%,采煤沉陷规律具有特殊性。以渭北矿区大佛寺煤矿首采工作面开采为实例,利用FLAC软件分析了基岩开采沉陷引起的黄土层附加应力与变形的基本特征。数值模拟表明,采动黄土层中的附加竖向应力随着深度增加而增大,在地表附近水平向附加应力相对增量远大于竖直方向,地表变形由水平向附加应力所主导,在采空区上方产生体积压缩,在煤柱上方产生体积膨胀,地表土体单元的体积变形与水平变形及竖向变形具有相同的分布特征。本文揭示了采动黄土层变形的特殊机理,为建立厚黄土层矿区开采沉陷变形预计模型奠定了基础。     

采动对岩层移动破坏规律的数值模拟试验研究

运用东北大学岩石破裂中心研制的RFPA2D软件,以山西省霍州市辛置煤矿2204工作面为试验基地,对采深不同(201m,150m,100m,63m)和上覆松散层厚度一定条件下的开采沉陷过程进行了数值模拟试验,系统地分析了不同采深对采空区“三带”下沉量及地表移动变形量的影响,探讨了不同采深下采动上覆岩层移动与变形规律。     

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。     

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。     

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.     

采场上覆岩层移动变形值计算

在下部采动煤层的顶板岩层内布置巷道 ,其位置选择与采场上覆岩层移动状况密切相关 .依据煤矿地表移动计算公式和采场上覆岩层活动规律 ,建立采场上覆岩层移动变形概率积分法预计计算模型 .根据最大下沉量、主要影响半径、拐点移动距等移动参数与埋深的关系 ,利用参考坐标系确定采场上覆岩层移动下沉计算公式 .并结合实例进行岩层移动变形预计计算 ,计算结果与实际观测数据十分接近 .图 1,表 1,参 5     

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。     

采动地表动态沉陷的流变特性

大量的开采实践证明,采动上覆岩层的一定范围及地表的移动变形具有流变特性,这种特性是地表动态移动变形的主导因素。作者以Knothe理论为基础,通过Zero模型,建立覆岩移动变形的流变模型,分析地表动态移动变形特性,给出地表动态下沉盆地的移动变形预计理论及其参数。     

基于多项式法的地表移动变形计算模型修正

针对基于概率积分法的地表移动变形值计算结果误差较大,评价煤层开采后上覆构筑物危险性存在安全风险的难题.依据地表下沉值与其它移动变形值之间的计算原理关系,结合煤层开采后地表移动变形计算结果和实测结果,该文提出了利用多项式法对计算模型进行修正的方法,构建基于概率积分法和多项式法相叠加的地表移动变形值计算模型.以某矿已采工作面地表下沉值实测数据为例,研究结果表明：计算模型修正后得到的地表下沉值与实测结果之间的误差范围仅为0.1～0.4 m,极大的减小了计算模型的误差范围.     

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.