厚煤层大采高开采地表下沉观测与结果分析

随着煤矿步入现代化开采,厚煤层大采高开采技术已得到广泛应用.大采高必然导致大开采空间,覆岩运动较为剧烈,继而对地表构(建)筑物造成一定的损害.为有效地保护地表建筑物免受破坏,合理地留设保护煤柱,本文以山西晋城寺河煤矿5304大采高工作面为工程背景,建立地表移动观测站,对地表移动变形规律及岩层角值参数进行研究分析,并采用概率积分法对地表移动变形进行预计,绘制了地表移动变形等值线图.结果表明:该工作面开采后引起的地表最大下沉值为4365.6 mm,下沉系数为0.83;矿区倾向移动角为73.8°,边界角为70.2°,走向移动角为73.2°,边界角为67.8°,充分采动角为52.8°,最大下沉角为86.6°.研究成果对寺河矿区的保护煤柱设计以及"三下"开采具有一定的指导意义.     

条带开采与固体充填开采地表沉陷规律研究

目前,建筑物下采煤通常采用条带开采和充填开采,为了研究这2种建筑物下采煤方法的地表移动变形规律,结合花园煤矿条带开采和固体充填开采实测数据,分别进行了地表静态、动态移动变形规律分析。研究得出：条带开采走向边界角56°,固体充填开采走向边界角57°、上山边界角62°、下山边界角53°;两者的地表移动盆地特征基本符合传统垮落法开采地表沉陷规律,但两者动态移动变形规律与其相比有一定的差异,在工作面回采过程中两者地表点下沉速度较小,出现多处峰值现象,基本不存在传统垮落法开采地表急剧下沉的活跃阶段。最后反演出地表预计概率积分法模型各参数。上述研究将为类似矿区地表沉陷预计以及开采方案设计提供一定的参考和指导。     

开挖浅埋煤层条件下山区地表移动及变形规律预计

地下煤层开采后,其变形影响经采空区及上覆岩层传至地表形成采煤沉陷区,从而引起地表移动和变形,但是关于山区地表移动计算成果较少,以霍东矿区某煤矿为例,在利用概率积分法计算移动盆地地表变形的基础上,考虑地形因素并通过MATLAB程序计算采煤影响下山区地表下沉和变形规律。通过对比主断面上平地变形和山区变形,可以发现修正后的下沉量曲线不同于平地变形曲线,呈"碗"形;滑移影响参数的选取直接影响山区地表移动变形修正计算模型结果;山区的地形因素对变形影响较大,尤其是在地形起伏较大的地区。     

基岩裸露山区倾斜煤层开采地表沉陷规律研究

为掌握松藻煤矿采动地表移动变形规律及开采沉陷参数,该矿在2316工作面上方建立了地表移动观测站。通过系统分析观测站实测资料,研究得到了基岩裸露山区倾斜煤层开采地表移动变形规律及特点,并求取了相应的动态地表移动参数、岩移角参数,以及概率积分法地表沉陷预计参数,为松藻煤矿适中街区建筑群下采煤的实施提供了科学依据。     

毛乌素沙漠区煤层开采地表移动变形规律研究

我国西部矿区生态脆弱,煤炭资源开采引起的地表移动变形是破坏生态环境的重要因素。为了研究毛乌素沙漠矿区采煤引起的地表移动变形规律,在某矿首采面上方建立了地表移动观测站,利用球心空间拟合RTK测量技术进行了地表移动变形定期监测。通过对实测数据进行分析,得到了以下结论：①地表移动过程是连续渐变的,地表移动盆地边界角为58°,移动角为63°,裂缝角为79°;②地表下沉速度快,实测最大下沉速为110 mm/d,最大下沉速度系数为3.14,明显大于我国东部矿区类似深厚比条件下中厚煤层综采的下沉速度;③地表楔形裂缝发育,主要位于采区边界和工作面前方,拐角处呈现弧形状态;④地表移动分布规律基本符合概率积分法模型,利用遗传算法反演得到了概率积分法模型参数。上述研究成果将为类似矿区合理留设各类保护煤柱、地表沉陷预测以及设计“三下”采煤方案提供参考。     

顾北煤矿1312(1)首采面开采沉陷规律实测研究

以厚松散层薄基岩典型矿区—顾北煤矿1312(1)首采面观测站的实测数据为基础,分析了顾北煤矿首采面开采地表移动变形的动态及静态规律,基于几何参数反演的方法获得了走向、倾向主断面上静动态角量参数及概率积分法预计参数。     

南屯矿综采工作面地表移动变形规律实测研究

为获取七采区3下煤层综合机械化开采地表移动规律,在南屯煤矿73下21东西两工作面上方分别设立了地表移动观测站,通过对实测资料的分析与研究,得到了南屯煤矿该区域综采条件下的地表移动变形规律与岩移角值参数。针对两工作面地表下沉数据分别求取了相应的地表移动概率积分法模型参数,并综合2组反演结果给出1套完整的地表沉陷预计参数。     

布尔台矿采空区下开采的地表移动规律初探

为研究采空区下浅埋厚煤层综放开采对地表影响,对布尔台42105工作面开采进行地表移动观测,得出了该区条件下综放开采的地表移动规律。结果表明,采空区下工作面回采引起的地表下沉变形有如下特点:随着工作面的推进,地表下沉启动后下沉速度快,达到最大下沉值需要时间短,而后趋于稳定;地表移动和变形值较大,并进一步实测和计算得出地表最大下沉值2740mm、边界角57.45°、超前影响距249m、超前影响角60.4°和最大下沉速度滞后角76°。运用概率积分法分析得出42105工作面地表沉降模型相应参数,为预测相似条件下地表沉降和相应控制措施提供了范例。     

营盘壕煤矿首采面地表移动特征实测研究

为掌握营盘壕煤矿首采工作面高强度开采条件下的地表移动变形特征,根据该矿2201工作面大采深、巨厚弱胶结覆岩以及地表由风积沙所覆盖的特征,在该工作面地表建立了地表移动观测站。通过历时15个月共11次地表移动观测,获取了工作面地表移动变形的实测资料。根据对实测数据的处理分析,得到了首采面地表移动变形角量参数和概率积分法预计参数,并进一步分析了该地质采矿条件下地表下沉速度的变化特征。研究表明:①在营盘壕煤矿的地质采矿条件下,首采面推进过程中地表点移动变形值始终较小,且地表下沉过程中未出现过活跃期;②当首采工作面推进至1 634 m时,非充分开采的地表下沉率仅为0.171,主要影响角正切为1.13,开采影响传播角为89.5°,拐点偏移系数为0.08;③该工作面的倾向非充分开采及其上方的巨厚弱胶结砂岩层的控制作用是地表移动变形值与下沉率较小的主要原因。研究结果对于巨厚弱胶结覆岩深部开采条件下的地表移动变形控制与建(构)筑物保护具有一定的参考价值。     

地表移动和变形的增量计算方法

根据实测资料分析了概率积分法预计参数随采动程度变化而变化的规律，提出了同一采区不同工作面开采引起地表下沉增量的计算方法。     

风积沙弱胶结软岩矿区地表开采沉陷规律实测研究

文中针对西部风积沙弱胶结软岩矿区地表开采沉陷有待进一步深入研究的问题,通过对羊场湾煤矿130201工作面实测数据的整理分析,获得该区地表移动变形规律、各种角量参数和概率积分法预计参数,揭示了特定地质采矿条件下的地表移动变形一般规律。     

浅埋煤层综采工作面地表移动规律研究

为了控制煤层开采对东胜地区脆弱的生态系统的破坏,获得该地区综采工作面地表移动变形规律,采用在综采工作面上方建立地表移动观测站的方法,经过多次观测获得数据并进行处理分析,结果表明:地表刚开始移动就表现出突然性、剧烈性的特点,下沉值急剧增大,并很快达到最大值,迭到充分采动;工作面停采后,地表短时间内达到稳定状态.在开切眼附近煤柱侧50 m、采空区侧100m为集中变形区域,该区域内地表变形值超过建筑物Ⅰ级损坏标准.概率积分法预计参数取值为下沉系数0.71,水平移动系数0.40,左拐点偏移系数0.07,右拐点偏移系数0.37.     

许疃矿地表移动变形规律实测研究

为了研究许疃矿地表移动规律,在首采面7126工作面上方建立了地表移动观测站。文中通过对实测数据的处理分析,获得了本区地表移动变形的动稳态规律,求得了移动角、边界角、超前影响角、最大下沉速度滞后角、地表移动持续时间等岩移参数,并求取了概率积分法预计参数,为本矿区今后"三下"压煤开采和保护煤柱留设提供了技术依据。     

条带气化开采覆岩移动与地表沉陷实测分析

为了获得华亭原安口煤矿工广煤柱地下气化极不充分开采条件下地表沉陷规律,在国内首次建立了条带地下气化工作面覆岩移动与地表沉陷观测站。通过地表测点和浅基点岩移钻孔磁环动态下沉过程分析表明,下沉曲线呈"下沉-上升-下沉-上升-下沉"五阶段阶梯式波动下沉规律,条带气化工作面极不充分开采地表移动和变形具有明显的非线性和非连续性。通过不同磁环动态下沉过程分析,确定了岩层离层区位置。通过地下气化炉燃空区物探分析得出燃空区间投影面呈中间宽、两头较窄的似椭圆形。计算了下沉盆地倾向主断面边界角、最大下沉角和地表最大移动变形参数(imax=1.385 mm/m,εmax=0.516 mm/m,Kmax=0.275 mm/m2),得出了下沉盆地并没有达到危险移动边界,条带地下气化开采没有产生明显下沉盆地,在观测期内没有对地表建筑物造成危害的结论。     

大倾角煤层开采地表沉陷规律研究

为研究大倾角煤层开采的地表沉陷及岩层运移特征、保护地表建构筑物，采用数值模拟计算、基于Konthe时间函数的动态预计和基于概率积分法的地表沉陷软件计算等方法进行了系统研究。数值计算结果表明，大倾角煤层开采时受非均布载荷作用，垮落岩层绕下铰接点回转，造成上山边界处地表下沉较大而下山边界处地表下沉较小。动态预计和地表下沉软件预测结果表明，开采影响范围内的西土山中心小学和高层建筑的地表变形均处于Ⅰ级以内，影响轻微。基于概率积分法的地表沉陷预计得出，工作面浅部地表下沉明显大于深部，而小学和高层建筑均处于深部边界对应的地表位置，这与数值计算结果相吻合，将大大减小工作面开采对地表建筑物的影响。     

综放开采地表沉陷规律的合理预测

针对8301工作面特殊的地质开采条件,采用概率积分法及典型曲线法对8301工作面开采引起的地表沉陷规律进行合理预测,研究得出:概率积分法预测地表沉陷时,煤层开采为有限开采对下山边界半无限开采的各值与煤层开采为无限开采时相应的值相近;曲线法预测地表沉陷时,走向主断面半盆地移动变形值均小于倾向主断面下山半盆地移动变形相应值。     

深埋煤层采动山区地表移动规律实测研究

为研究深埋中厚煤层采动山区地表移动规律,在韩城矿区某综放工作面上方建立了地表移动观测站,通过分析地表移动变形实测数据,得出工作面开采引起的倾向非充分采动地表移动盆地变形值较大,对此采用概率积分法对数据进行了拟合并求取相关参数,研究结果为韩城矿区后续工作面开采沉陷的预计和保护煤柱留设提供了参考依据。     

基于递减步长果蝇算法的概率积分法修正模型反演

由于标准地表移动观测站限制较多,提出布设非主断面地表移动观测站来获取更多的采空区地表实测资料;为了更好地利用实测数据来反演地表移动变形参数,提出基于实测下沉数据的观测点定权方法;针对概率积分法在采空区边缘预计精度较差的问题,引用概率积分法修正模型并利用递减步长的果蝇算法对模型参数进行反演,利用反演得到的概率积分法修正模型参数计算各观测点的拟合值并与实测值进行对比验证,结果表明递减步长果蝇算法对概率积分法修正模型参数的反演具有适用性,有助于提高利用非主断面地表移动观测站实测数据反演地表移动变形参数的精度,对研究特定工作面开采上方地表的移动变形规律具有积极作用。     

石拉乌素煤矿地表岩移参数研究

针对石拉乌素煤矿在高原堆积型沙丘地貌特征下求取地表岩移参数问题,通过在201综采工作面地表设计并布设岩移监测站,计算出地表移动参数,包括起动距、超前影响距、最大下沉速度、滞后角,并根据监测数据绘制的下沉曲线得到开采工作面的地表移动角值,包括上山移动角、下山移动角、最大下沉角以及综合边界角。     

综放与综采开采条件下地表移动规律对比分析

基于实测地表移动观测站岩移数据,对综放和综采开采条件下地表移动变形规律、静态角量参数、动态角量参数及地表下沉速度等地表移动特性对比分析,得出:综放工作面地表危险移动范围、地表最大下沉速度、地表移动边界角和最大速度滞后角大于传统分层综采工作面,而地表移动盆地范围明显小于综采工作面,综采条件下地表下沉更为剧烈,地表移动变形更为集中。研究成果对开展"三下"采煤技术和维护经济社会的稳定具有重要意义。