厚松散层薄基岩条带开采地表沉陷影响因素研究

为了研究厚松散层薄基岩条带开采中采出率、采宽、基岩厚度、松散层厚度及采厚对地表沉陷的影响规律,基于FLAC~(3D)建立数值模型,分别改变上述5个因素模拟研究地表移动变形情况,探讨了以上因素对地表最大下沉值及下沉系数的影响规律。运用正交实验法对5个因素进行重要性排队,得出各因素对最大下沉值及下沉系数关联度排序,各因素对地表最大下沉值影响程度排序为:采出率基岩厚度松散层厚度采宽采厚。基于数值模拟结果借助MATLAB数学软件回归分析拟合得到地表最大下沉值及下沉系数与这5个因素的综合函数表达式。最后依据地表最大下沉值综合函数表达式对我国部分煤矿厚松散层薄基岩下条带开采进行地表沉陷预计,预计与实测结果表明此表达式具有较高的可信度。     

厚松散层薄基岩下开采地表变形规律——以鲁南矿区为例

我国东部厚松散层薄基岩矿区开采地表沉陷普遍具有下沉量大、移动范围广、稳沉时间长等特征。本文以鲁南矿区某煤矿为例，探讨了不同松散层与基岩厚度比条件下煤层开采的地表变形参数变化规律，在现场实测的基础上，采用FLAC^3D数值模拟技术，建立不同松基比(0.25～5.00)条件下煤层开采的地表变形计算模型，研究了地表变形特征，分析了松基比对概率积分法参数的影响，并从开采沉陷的角度对厚松散层薄基岩条件进行了定量分析与探讨。研究表明：(1)在开采厚度相同条件下，当松基比不断增大时，地表变形量呈明显的先增大后减小特征，在松基比达到某一限值后，地表变形趋于稳定；(2)下沉系数、水平移动系数和主要影响角正切均随着松基比增大表现为先增大后减小的关系，松基比拐点分别为1.75、1.25和1.25；(3)松散层厚度在平均采深中所占的比例对移动角、边界角具有较大的影响，边界角、移动角随着松基比的增大逐渐减小。基于上述研究，提出将松基比为1.25～1.75作为厚松散层薄基岩条件的临界值，为我国东部典型厚松散层薄基岩矿区地表变形预计和开采沉陷灾害防控提供了理论基础。     

厚松散层下下沉系数与采动程度关系研究

采动程度对控制地表移动变形起着关键作用,而地表下沉系数取值的准确性决定了地表移动变形的预计精度.为了探讨厚松散层开采条件下采动程度与下沉系数之间的关系,在分析矿区厚松散层地表移动观测站实测资料的基础上,研究了松散层厚度对充分采动影响的程度,揭示了传统方法评价采动程度不合理性的原因,分析了厚松散层下开采引起的覆岩应力分布与移动机理.给出了应将松散层与基岩作为开采深度的不同介质评定采动程度的标准,通过计算分析,提出了厚松散层开采条件下充分采动的临界宽度,得到了厚松散层下的下沉系数.通过与实测资料相比,下沉系数较为符合现场实际,为矿区厚松散层下“三下”采煤提供了科学依据.     

薄基岩厚松散层条件覆岩破坏规律研究

为了实现薄基岩厚松散层地质条件下水体压覆煤层的安全开采，采用相似材料模拟实验、理论分析，探讨了薄基岩厚松散层的采动破坏发育规律，提出了覆岩自稳结构的判据。研究结果表明：厚松散层薄基岩很难在基岩内形成有效的自稳结构，工作面推进一定距离后，基岩将全厚度断裂，松散层将作为一个整体跟随基岩弯曲下沉|解析了厚松散层的采动隔水能力，认为松散层底部岩层岩性、厚度及所受采动变形将是决定导水裂缝带继续向上发育的关键|结合三元矿薄基岩厚松散层水体下采煤，通过地面钻探实测，论证了粘土层具有较好的隔水能力，薄基岩厚松散层导水裂缝带发育高度止于松散层底部。     

巨厚松散层薄基岩煤层开采沉陷规律实测研究

通过地质采矿条件分析和文献研究表明,淮南某矿首采工作面属于巨厚松散层薄基岩覆盖煤层开采条件。基于实测资料,提出了考虑松散层效应的工作面采动程度分析方法,揭示了厚松散层薄基岩煤层开采地表沉陷特殊规律,并从关键层理论角度对沉陷机理进行了科学解释。依据观测站资料,求取了该工作面开采地表沉陷预计概率积分参数,并进一步分析了预计参数特征及产生机理。     

厚松散层下开采地表移动预计及岩移参数分析

厚松散层薄基岩下开采引起的地表移动规律及地表移动参数 ,有其明显的自身特点和规律。在厚松散层地层结构条件下 ,可将其视为随机介质 ,采用概率积分法预计地表移动变形。针对永夏矿区和焦作矿区内赋存有巨厚松散层的地层条件 ,以地表移动实测资料为基础 ,用数学方法分析了巨厚松散层薄基岩下开采地表移动特征及地表移动参数 ,并得出了地表移动参数与地质采矿条件之间的函数关系式     

厚松散层薄基岩下采煤地表移动规律与数值模拟

基于张双楼煤矿地表移动观测站实测资料,分析了厚松散层薄基岩下采煤的地表移动变形特征,应用FLAC3D数值模拟方法,探讨了厚松散层薄基岩下采煤地表移动变形规律的特点.研究结果表明:厚松散层薄基岩条件下地表移动过程剧烈,下沉盆地陡峭;下沉速度快,滞后时间短,上覆岩层呈整体快速下沉趋势;下沉值大,影响范围广.研究成果可用于指...     

厚松散层下开采地表移动预计及岩移参数分析

厚松散层薄基岩下开采引起的地表移动规律及地表移动参数，有其明显的自身特点和规律。在厚松散层地层结构条件下，可将其视为随机介质，采用概率积分法预计地表移动变形。针对永夏矿区和焦作矿区内赋存有巨厚松散层的地层条件，以地表移动实测资料为基础，用数学方法分析了巨厚松散层薄基岩下开采地表移动特征及地表移动参数，并得出了地表移动参数与地质采矿条件这间的函数关系式。     

厚松散层下矸石充填开采地表移动规律研究

为分析厚松散层下矸石充填开采地表移动规律,采用FLAC3D数值模拟软件,利用正交均匀设计试验校正室内岩样力学参数,分别建立不同松散层厚度条件下矸石充填开采数值计算模型.通过对相同基岩层厚度、不同松散层厚度条件下与相同采深、不同松散层厚度条件下矸石充填开采地表移动规律的研究得出:①在相同基岩层厚度的条件下,随着松散层厚度的增大,矸石充填开采地表最大下沉量、最大水平移动以及主要影响角正切均增大;②厚松散层下充填开采地表下沉系数随松散层厚度与采深之比呈线性递增;③采深是厚松散层下矸石充填开采地表移动范围的主要影响因素,而松散层厚度对地表移动范围的影响较小.     

大采深厚松散层薄基岩条采地表移动特征研究

大采深、厚松散层、薄基岩条件下条带开采对地表建(构)筑物的影响,较之一般覆岩条件下条带开采引起的对地表移动变形影响要大。根据山东济北片区覆岩结构特点、煤层埋藏特点以及地面建筑结构分布特点,采用数值模拟研究、概率积分法预计方法、力学分析、现场观测等手段,针对深埋煤层厚松散层薄基岩这一条件下的条带开采引起的地表移动变形规律进行研究,并得出相应结论。也为诸多类似条件下条带开采地表沉陷研究工作提供指导。     

Research and application of strip mining of village coal pillar at coal field of the north of the Yellow River in Shandong Province

This paper focuses on the village coal pillar under huge thick loose bed and thin bedrock over high prelatic water level at the north of the Yellow River. The strip mining technology was used to protect the village houses. The stratum structure control action of mining subsidence was used to design the mining and pillar width. To further raise resources recovery, we adopted the mutative scheme of mining and pillar width. Observation was carried out while mining. Research shows there is feasibility of the strip mining technology to protecting the village buildings of the village coal pillar under huge thick loose bed and thin bedrock over high prelatic water level at the north of the Yellow River. Finally, subsidence parameters of strip mining were obtained. It is the basic data of the strip mining of the coal field at the north of the Yellow River.     

基于地表沉陷控制的厚松散层薄基岩下工作面开采方案优化研究

针对厚松散层薄基岩下工作面开采将影响临近地表建筑物安全的问题，结合周边矿井地表沉陷实测成果，研究确定了工作面开采地表沉陷预计参数，并采用概率积分法对工作面未来开采对地表建筑物的影响进行分析，通过开采边界、局部采厚的调整确定了利于建筑物保护的工作面开采参数。结果表明：工作面全部开采或局部限厚均难以保证建筑物安全|工作面分别沿切眼方向、推进方向回缩44m、251m可满足建筑物保护要求。     

厚松散层矿区采动岩土体移动规律模拟试验研究

为揭示厚松散层矿区采动影响下上覆岩土体双层介质移动机理,对厚松散层下采煤岩土体的沉陷规律进行了模拟研究,并用实测资料进行验证。试验得出了厚松散层矿区采动影响下岩土体沉陷规律,并与一般条件下开采沉陷规律进行比较,指出松散土体沉陷规律有其特殊性。通过对岩土体沉陷值和采动程度的比较,表明了基岩体对地表沉陷的控制作用,阐述了基岩面移动盆地和地表移动盆地的差异性,揭示了采动影响下岩土体移动机理,为厚松散层矿区沉陷预计、受护物防护及矿井安全高效开采提供一定的参考依据。     

采动岩层全空间“类双曲面”立体移动模型

基于大量现场调研及岩层移动内外“类双曲线”移动模型分析,本文对哈拉沟煤矿厚松散岩层煤层开挖展开了物理相似模型试验,验证了内外“类双曲线”整体移动模型的有效性;将其推广到三维空间,提出采动岩层全空间“类双曲面”立体移动模型。该模型包含“类单叶”、“类双叶”两类双曲面,能近似描述不同岩性条件下全空间采动岩层立体移动与地表沉陷特征。“类单叶双曲面”模型为空间岩层水平移动边界模型,隐含于厚松散层覆岩内部;“类双叶双曲面”模型为空间地表沉降与覆岩裂隙拱、冒落拱垂向移动边界模型,均在主关键层近似关于“原点”对称,具体表现为采掘扰动下地表沉陷及采场围岩拱形垮落等外部形态。通过理论分析、相似模型试验及3DEC数值模拟,本文建立并验证了厚松散层近水平煤层开采条件下空间采动岩层立体移动与地表沉陷“类双曲面”模型。同时,分析了共渐近锥面“类双曲面”模型的构成条件、影响因素及整体运移规律。研究结果表明：在薄基岩厚松散层近水平煤层开采条件下,“类双曲面”理论模型与3DEC模拟结果吻合较好,表明采动空间覆岩运移和地表沉降呈“类双曲面”特征。     

厚火成岩下采煤地表移动规律研究

在厚火成岩下采煤,因火成岩硬度大,不易冒落而容易诱发冲击性地质灾害。为了研究火成岩下开采沉陷规律,解决火成岩下开采地面破坏及建筑物保护问题,建立了地表移动观测站。根据火成岩厚度分布情况,结合数值模拟计算,确定了煤层开采后火成岩随下伏岩层呈整体下沉。利用岩移预计软件计算无火成岩条件下地表变形,与实际观测结果对比,分析火成岩下采煤地表移动规律。     

基于松散层厚影响的概率积分法开采沉陷预计模型

为提高厚松散层开采下概率积分法的预计地表沉陷精度,表明下沉盆地边缘收敛缓慢的问题,基于概率积分法理论提出了新的开采沉陷预计模型,该模型考虑了松散层厚度的影响,引入了松散层影响系数这一新参数。结合淮南潘北矿1212(3)工作面实例验证,研究结果表明:新预计模型比概率积分模型的预计精度高,拟合相对中误差由原来的8%减少到6%;松散层影响系数与主要影响半径呈正相关,两者之间大小关系明确。     

厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理

针对厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理问题,以山东郭屯煤矿立井井筒偏斜为研究对象,在阐释厚松散层薄基岩煤层开采覆岩移动变形机理的基础上,采用煤层开采沉陷理论、土体固结理论和随机介质理论,根据叠加原理给出了该类地层煤层开采和底含疏水共同作用覆岩移动变形计算公式,并得到实测验证;基于对该类地层开采覆岩移动变形特征分析,揭...     

厚黄土区大采高一次采全高地表移动变形规律

厚松散层下大采高一次采全高工作面开采强度大,回采率高,地表沉陷变形和岩移参数有其自身特点和规律。为研究大采高工作面地表移动变形规律,在王庄煤矿8101工作面上方设置了地表移动观测站。通过对观测资料的分析研究,揭示了厚黄土覆盖区、厚煤层一次采全高条件下地表沉陷变形特征,获得了该地质采矿条件下地表岩移预计参数和各种角值参数,分析了地表裂缝的发育、分布特征、裂缝宽度和深度等规律。与综放开采条件下的观测成果相比,大采高一次采全高工作面地表移动变形更加剧烈,沉陷过程在空间上和时间上更加集中,对地面建构筑物的影响更为显著。     

薄基岩厚度变化对采场矿压显现的影响研究

厚松散层覆盖的极薄基岩顶板条件下安全开采问题,是制约神东矿区矿井高产高效的关键所在.论文结合大柳塔煤矿22614工作面矿压实测资料,研究了基岩变薄区—变厚区矿压显现规律特征,从矿压控制理论角度探讨了基岩厚薄变化区的矿压显现强度不同的机理.研究结果表明:基岩变薄区来压强度小于变厚区;基岩最薄区容易发生溃砂事故;变薄区前的基岩正常区和变厚区后的基岩正常区,其来压强度相当;基岩厚度薄,周期来压步距小,周期来压强度大;相同基岩等级区域基岩变薄区比变厚区周期来压步距小、来压强度小,动载系数小.