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。     

论浅部开采条件下城区土地开发

针对地表变形最大限值和采煤临界深度最小限值是采动区建抗变形建筑物的两个必要条件,通过实测数据分析指出:建抗采动变形建筑物的地表变形限值应以Ⅲ级为宜;在不形成塌陷漏斗前提下,采动区作为类似材料堆积场等其他用途的地表变形可达Ⅳ级.说明了建筑物附加应力影响下,采煤临界深度之计算方法、提出了计算公式.进而,阐述了城市浅部采动区建抗变形建筑选址的避让措施、地基岩体加固措施,以及,建筑结构的建筑措施、刚性措施、柔性措施.提出了采煤沉陷区进行综合治理的5个基本原则.     

采动区砌体结构抗变形实验

以采动区上常用的三开间二层砌体结构砖混房屋为原型,取其前纵墙,缩尺比例为1:2,在专用的抗变形试验台上进行了二次地表曲率变形下砖墙的抗变形实验,得到了二次曲率变形作用下砖墙的受力和变形规律.实验结果表明,二次曲率变形对砌体结构房屋具有损伤累积作用.在一定的地表曲率作用下,实验模型所对应的砌体结构房屋,具有较好的抵抗地表曲率的作用.     

厚黄土层矿区采动失水引起的地表沉降计算方法

西部厚黄土层覆盖矿区的采煤沉陷具有特殊性处于地下水位以下的饱和黄土层在开采沉陷过程中产生失水固结变形,将引起地表发生明显的附加沉降以渭北黄土覆盖矿区条件为模型,根据地下水位下降曲面特征分析了采动饱和黄土层失水固结的土力学机理,提出了采动黄土层压缩量的计算方法利用随机介质理论建立了采动黄土层失水固结引起的地表附加沉陷变形的计算模型实例计算表明,开采沉陷区黄土层的失水固结导致地表发生较大的沉陷,这种附加变形增大了地表变形程度和移动影响范围,对地面建筑物的保护造成不利影响     

采动区地表剩余变形对高等级公路影响预计分析

高等级公路建设中经常遇到公路穿越矿区采动影响区的问题.采动引起的地表移动变形是确定路基稳定性、分析采空区影响程度的主要依据.采动地表移动变形可分为连续移动变形与非连续移动变形两大类.在地表连续变形条件下,得出预计地表剩余沉陷引起移动变形的理论方法,由地表剩余变形等值线图形分析,划分其为不同的影响区,根据不同影响区位移变形的特点,给出适应于采动区移动变形要求的抗变形路基路面结构方法.     

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.     

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。     

地表曲率变形对高速公路影响的研究

实地观测表明，在保安煤柱外侧开采时，高速公路会受到一定损害；以高速公路为对象的相似材料模拟实验表明，采动对覆岩的影响应按边界角确定；理论分析证明，高速公路曲线半径临界值应采用极限最小半径。由此深入分析了公路原始竖曲线曲率、公路曲率极限值和采动引起的附加曲率变形之间的关系。依据上述三个方面的研究，指出规程规定的曲率变形指标不适用于对高速公路的保护，并提出了相应的计算公式。     

门式拱架轻型房屋钢结构承载性能的试验研究

为研究门式拱架轻型房屋钢结构在静力荷载作用下平面内的受力性能和变形特性,对一榀跨度10m门式拱架进行静力加载试验。同时利用有限元计算软件AN SY S对试验模型以及与试验模型相同跨度、跨高比和截面尺寸的门式刚架进行计算。通过试验与计算结果比较分析可以看出,在结构荷载、几何条件相同的情况下,门式拱架较门式刚架具有更好的整体刚度,有利于充分地利用材料强度,提高刚架的承载能力和减少变形。     

梧桐庄矿村下开采可行性分析

通过对梧桐庄矿村下压煤开采可行性分析及地表移动规律分析,得出以下结论:在倾斜≤3.0 mm/m、拉伸变形≤2.0 mm/m、曲率≤0.2(1/km)时,该矿地表村庄的砖石结构房屋的采动破坏程度为Ⅰ级,满足了地表建筑物移动变形的要求,因此该项在村庄下采煤的技术是可行的。     

结合SBAS-InSAR与光学遥感的矿区地表塌陷监测

针对矿区地表塌陷过程中难以获取全面的形变信息问题,本文以河南某采煤塌陷区为研究区,首先,基于多源多时相光学遥感影像采用综合归一化差异水体指数提取开采塌陷区积水的空间展布情况;然后,利用SBAS-InSAR技术处理63景2017年3月19日至2021年4月27日Sentinel-1A影像,获取研究区地表形变信息。结果表明：2010-2019年间年均塌陷积水面积新增幅度基本平稳,2019-2021年间年均塌陷积水面积新增幅度减小;研究区最大形变速率为-60.42 mm/a,形变速率小于-15mm/a区域均有煤矿井工开采作业。本文方法有效的提取了开采塌陷区较长时期内地表形变信息和空间展布情况,为矿区地表塌陷监测提供新的思路,形成了一套有效的矿区地表塌陷监测工作方法和流程,提高了遥感技术在矿区地表塌陷宏观、快速、准确监测的目的,为矿区塌陷修复和生态环境治理提供基础数据支撑。     

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。     

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。     

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。     

采空区地表变形对既有砌体结构影响分析

煤炭开采沉陷区的较大地表变形（倾斜、水平变形和曲率）会对既有砌体房屋造成倾斜、裂缝或倒塌等破坏。在总结“三下”压煤现状的基础上,根据拟建矿区具体的地质条件和开采条件预估算各种地表变形值,用ANSYS有限元整体模型思想建立典型多层砌体结构,分析砌体结构在拟建矿区开采沉陷导致地表整体倾斜、水平受拉变形和不均匀沉降情况下的墙体受力情况,并与在正常工作状态下的墙体受力情况做对比,总结各工况下墙体的受力特点,对采空区砌体结构的抗变形提出建议。     

基于元胞自动机模型的开采沉陷模拟

 开采沉陷模拟对矿区的环境治理和生态恢复具有重要意义.本文将开采沉陷理论与地理元胞自动机相结合,基于GIS平台,以VS2010为开发工具,利用面向对象的方法,构建了开采沉陷元胞空间,探讨了开采沉陷元胞自动机模型的框架结构及实现方法,构建了开采沉陷模拟对象关系图,建立了开采沉陷元胞自动机演化模型.以山西某煤矿为例,开发了开采沉陷元胞自动机原型系统,根据研究区的煤层条件和开发方法,进行了模拟实验,分析未来开采沉陷的演变过程,为土地复垦和生态修复提供依据.结果表明,采用面向对象的方法能够较好地进行开采沉陷系统分析和开发,基于GIS和CA进行开采沉陷模拟,开发方便,系统兼容性好,能够展示更多的时空信息,便于数据管理.在空间划分上,CA模型能够与传统的预计方法有机融合,较为准确地预测未来的地表塌陷损毁情况,为塌陷区治理提供依据.由于开采沉陷涉及的学科较多,未来还需进一步完善演化模型,探讨三维空间下的系统演化过程,提高模拟的真实感和实用性.     

基于SABS-InSAR的保德矿区地表形变监测与分析

煤炭开采是保德县的主导产业,长期高强度的矿产资源开发导致矿区内地表发生了不同程度的形变,地质灾害频发,对进一步采矿作业造成了极大的安全隐患,破坏了当地的生态环境。为了进一步探究矿区地表变形的时空分布变化规律以及地表形变的驱动因素,利用SBAS-InSAR技术对覆盖研究区的32景Sentinel-1A影像数据进行处理,得到了保德矿区2020-06-24—2022-09-13期间的地表形变信息。在监测时间段内,研究区整体以沉降为主,形成多处由中心向四周发展的漏斗状下沉区域,主形变区内形变量与时间大致呈线性关系。依据计算得到的形变结果将保德矿区划分为6个重点研究区,以5号重点研究区中的泰安煤矿为例,通过分析其工作面的采掘工程,得出以下结论：(1)煤矿地表并未达到稳定状态。(2)发生地表形变的区域与工作面空间分布相吻合。(3)作为矿区形变的主要驱动因素,随着采矿工程的推进,主形变区域的范围和沉降速率将会进一步增大。研究区内的地质构造和地层岩性对研究区整体形变的趋势和范围起到一定的控制作用,断层两侧上盘、下盘的相对运动以及不同区域地表的可压缩层厚度差异均对地面的形变速率有一定的影响。通过叠加对比...     

贵州采煤塌陷引发的地质灾害及塌陷区的类型

贵州省因采煤塌陷引发的矿山地质灾害主要表现为地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流等,其发育程度和影响程度在不同采煤塌陷区差异较大。采煤塌陷区可划分为六盘水复合型塌陷区、贵-毕中度塌陷区及黔东轻微塌陷区等三种类型。其中,第一种类型煤矿采空区地表沉陷变形最明显,易引发次生地质灾害,危害性最大;第二种类型采空区地表沉陷变形较明显,引发次生地质灾害的可能性和危害程度较前者小;第三种类型采空区地表沉陷变形不明显,塌陷危害较小。     

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。