急倾斜煤层开采岩移基本规律的模型试验

针对新集三矿急倾斜煤层开采复杂的采矿地质条件，运用实验室相似模型试验方法，对西三采区煤层开采引起的岩体移动和地表沉陷的基本规律进行了研究，总结出了新集三矿急倾斜煤层开采重复采动所引起的厚冲积层岩体移动基本特征和地表沉陷的相关参数。所得结果对现场开采及地表沉陷治理具有一定的指导作用，对于同类地质和开采条件的矿区具有重要参考价值。     

基于倾角变化的最大下沉值计算方法

最大下沉值是度量层状矿体(如煤层)开采引起的地表移动变形程度的重要参量。地表最大下沉值与开采工作面几何要素相关，基于倾角变化的最大下沉值计算模型综合反映了这些因素的影响关系，在一定程度上从岩层移动机理揭示了开采沉陷的层面效应和尺寸效应，为建立不同级别倾角煤层开采沉陷的统一模型打下了基础。     

辛置煤矿间歇开采岩移机理及沉陷规律研究

为了研究巨厚黄土层下间歇开采岩移机理及地表沉陷规律,基于辛置煤矿的地质采矿条件,对条带开采煤柱的稳定性进行了理论分析,得到了倾斜煤层煤柱稳定性的判别函数;采用UDEC数值分析方法反演了百亩沟村庄下前期条带开采覆岩及地表沉陷特征,揭示了岩层移动的机理,获取了研究区域主断面的地表沉陷值。隔离煤柱回收后,依据现场实测数据,分析了间歇开采地表动态和静态地表沉陷特征,求取了地表移动角值参数和概率积分预计参数。研究结果表明,前期条带开采煤柱能够形成稳定的核区,煤柱安全系数为2.34,关键层不破断,地表最大下沉217 mm,最大水平拉伸变形为0.41 mm/m,小于窑洞的Ⅰ级抗拉伸水平变形的临界值。间隔煤柱回采后,地表移动初始期和活跃期偏短累计219 d,最大下沉点下沉量与下沉时间服从负指数函数关系;地表终态最大下沉1 537 mm,水平拉伸变形为3.98 mm/m,地表建(构)筑物所受的采动损坏程度超过了Ⅱ级。间歇开采后地表沉陷下沉系数为0.74,开采影响传播角系数为0.6。     

覆岩主关键层运动对地表沉陷影响的 钻孔原位测试研究

 通过神东矿区补连塔煤矿31401工作面内部岩移的地面钻孔原位观测与地表沉陷观测的对比研究,就覆岩主关键层运动对地表沉陷的影响进行实测研究。研究结果表明：厚47.01 m的粉砂岩主关键层控制了上覆基岩直至地表的移动变形,上覆岩层的运动随主关键层破断出现周期性跳跃变化;受主关键层的控制作用,地表沉陷测站观测时间间隔长短显著影响了测点的下沉速度曲线,观测时间间隔越短,其对应的下沉速度曲线呈现的周期跳跃性变化越强;观测时间间隔越长,其对应的下沉速度曲线更为均化。因此,在浅埋煤层开采中,为了准确反映地表下沉的动态过程,应该缩短观测时间间隔,才能正确掌握采动覆岩内部移动与地表沉陷的内在联系,推动开采沉陷预计的发展。     

地表下沉系数计算方法研究

地表下沉系数计算方法研究邹友峰（焦作工学院测工系，４５４１５９）１引言地表下沉系数是预计地表沉陷的关键性参数，其取值的准确性决定了地表移动变形的精图１水平煤层半无限开采平面应变问题度。目前，大量的实测资料已证实下沉系数与覆岩岩性有关，岩体越坚硬，...     

水平及缓倾斜煤层开采条件下离层值的计算

煤层开采诱发岩层与地表移动和变形所导致的地表沉陷对地表建筑物产生很大的影响和破坏。覆岩离层充填技术作为矿区开采沉陷控制的新方法，在我国一些矿区的应用实践证明，其控制效果和经济效益均很显著，但在减沉机理方面的研究还有待进一步深入，其中离层充填减缓地表沉陷技术在应用中的一个关键任务之一就是确定离层产生的位置及其大小，目前仍处于经验判定阶段，尚没有完善和准确的理论计算方法。根据薄板小挠度力学理论的基本思想，分析了采用薄板小挠度理论计算采动覆岩中离层产生位置及其大小的可行性及边界条件确定的合理性，探讨了水平及缓倾斜煤层开采条件下离层产生位置及离层值大小（薄板挠曲度）的理论确定方法，并给出了相应的计算公式。这些结果对于现场在应用离层充填技术减缓地表沉陷过程中确定离层产生的位置具有理论上的指导意义。     

顺层岩质斜坡开采沉陷预测模型研究

为有效预测地下采矿诱发山区顺层斜坡的沉陷变形,在分析概率积分法水平地表开采沉陷的基础上,以与岩层、矿体的倾角相同或者相近的顺层岩质坡体为研究对象,建立单元体开采和半无限开采情况下顺层岩质倾斜地表的开采下沉变形预测模型,并给出预测模型的解算过程及步骤。通过2个矿山开采沉陷实例,将预测模型的解算结果分别与现场实测数据、相似模拟试验观测数据进行对比分析,结果表明:预测结果与现场实测下沉量吻合良好,与相似模拟试验观测下沉曲线形状相似,最大下沉量基本一致,符合试验原型的实际情况,预测结果能够反映顺层倾斜地表开采沉陷的情况,预测模型具有较好的适用性。     

基于单视线向D-InSAR技术提取开采沉陷移动与变形方法研究

 为了解决D-InSAR技术不能全面监测煤矿开采引起的地表移动与变形问题,综合运用理论推导和模拟实验方法,开展基于单视线向D-InSAR技术提取开采沉陷移动与变形的方法研究,主要取得如下成果：(1) 融合近水平、缓倾斜煤层开采沉陷规律和D-InSAR技术,建立任意像元任意方向下沉、倾斜、水平移动、水平变形和曲率变形的计算模型及其推广模型。模拟实验结果表明,在模拟地质采矿条件和影像分辨率10 m条件下,任意像元移动变形模型提取精度为：① SN,EW向倾斜计算误差分别为±0.03和±0.02 mm/m;② SN,EW向水平移动计算误差分别为±1.6和±1.3 mm;③ SN,EW向水平变形计算误差分别为±0.04和±0.03 mm/m;④ SN,EW向曲率计算误差分别为±0.001和±0.001 mm/m2。模型精度满足矿山开采沉陷监测要求。(2) 利用构建的基于单视线向D-InSAR技术提取开采沉陷移动与变形方法,提取了20120105～20120116期间,南屯煤矿9310工作面开采引起的SN,EW向采动地表移动与变形。研究成果对矿山开采沉陷D-InSAR监测具有重要参考价值。     

厚松散层重复开采地表移动变形特征比较与分析

根据某矿厚松散层、大采深、长工作面、机械化采煤条件下2个初采和1个重复开采工作面观测站实测资料,通过移动变形计算和规律分析,获取了基于概率积分法的地表移动变形预计参数,从地表移动持续时间、下沉状态、地表移动盆地特征、概率积分法参数等方面总结了重复开采与初采时地表移动变形规律的差异,为类似地质采矿条件下的重复开采地表移动变形规律分析提供参考。     

煤矿开采工作面地表岩移观测站设计及地表移动分析

对煤矿地下开采导致的地面沉陷进行观测站设计并进行地表移动观测与分析,对于保障煤矿安全生产、预测地表沉陷范围、降低开采成本具有重要意义。本文以建新煤矿4210工作面为研究对象,进行了地表移动站设计,采用实地观测法对该工作面进行地表移动观测,以获取本地区特有条件下,因地下煤层开采后,引起的地表移动、变形及破坏规律,并计算获得各种移动角、边界角、最大下沉角、充分采动角等数据,为矿区规划、环境评价、矿井设计、以及安全合理的留设保安煤柱提供理论依据。     

Impact of longwall mining on groundwater above the longwall panel in shallow coal seams

Since longwall mining causes subsidence through the overlying strata to the ground surface, the surface water and groundwater above the longwall panels may be affected and drained into the lower levels.Therefore, loss or interruption of streams and overburden aquifers is a common concern in coal industry.This paper analyzed the potential effects of longwall mining on subsurface water system in shallow coal seam. In order to monitor different water level fluctuations throughout the mining period, three water wells were drilled down to the proposed deformation zone above the longwall panel. A GGU-SS-FLOW3 D model was used to predict water table contours for the periods of pre- and post-mining conditions. The field data from the three water wells were utilized to calibrate the model. The field test and numerical model can help to better understand the dewatering of shallow aquifers and surface waters related to ground subsidence from longwall mining in shallow coal seam.     

近距离煤层群下行开采覆岩运移特征试验分析

为研究近距离煤层群多次开采对覆岩运移的影响,根据潘二煤矿近距离煤层群(8、7、6、5煤)地质和开采技术条件,采用相似材料模拟试验开展了下行开采覆岩运移特征研究。分析得出了多次开采覆岩变形、破坏及运移规律,近距离煤层群多次开采与单一煤层开采形成的覆岩宏观运移形态和特征相似。随着开采次数增多,覆岩下沉系数呈线性递减。多次开采覆岩变形、破坏至连通的时间和空间位置关系与开采厚度、开采次数、层间距及层间岩性等因素密切相关。研究表明,覆岩运移的多次演化叠加不仅是影响顶板来压和控制、瓦斯抽采布置和效果的关键因素,也是采动应力演化致灾的主导因素。     

FDM predictive methodology for subsidence due to flat and inclined coal seam mining

A subsidence estimation methodology to predict subsidence troughs due to flat and inclined coal seam exploitation is described. The foundations of the procedure are the correct definition of the rock mass behaviour model, its adequate characterization, and its implementation in the code “FLAC” (Fast Lagrangian Analysis of Continua was written by P.A. Cundall and is marketed by ITASCA Cons. Group Inc. of Minneapolis, MN, USA), which is based on the “Finite Difference Method” or FDM numerical modelling technique. The method is first validated for flat coal seam longwall mining with caving in British basins –because of the large number of data from this area– which includes subsidence measurements and characterization parameters. The method is then applied to gently inclined seams, and the results are seen to fit empirical observations. Finally, for steeply inclined and sub-vertical seams the proposed methodology allows observation of two different movement trends in the overlying strata; the former is perpendicular to the strata direction, in the same way as the one observed in flat seam subsidence; and the latter, which becomes the most important one in seams dipping by more than 75°, is parallel to the strata. These two different trends produce subsidence troughs presenting two relative subsidence maxima and extending along large surface areas. Thus, it would be unlikely to predict and assess these troughs, this may be a possible reason why so little coherent data about this kind of subsidence exists. These numerical observations of steeply inclined coal seams need to be validated empirically.     

大倾角煤层开采岩移基本规律的研究

针对南桐矿务局南桐煤矿大倾角煤层的复杂条件 ,运用实验室相似模型试验和基于显式有限差分基础上的FLAC程序 ,对南桐煤矿二井三区煤层开采引起的岩体移动、矿山压力分布和地表沉陷的基本规律进行了研究 ,所得结果对现场开采具有一定的指导作用     

背斜构造矿层开采地面沉陷规律研究

对曲面分布矿层进行地表移动预计时，通常是把曲面分布近似地当作平面分布来处理，例如把背斜构造形式的矿层简单地分为几个斜平面，然后利用多工作面开采地表移动预计方法进行预计，这样则会降低地表移动预计精度。本文介绍一种根据概率积分基本原理、利用曲线积分建立起来的地表移动预计新方法，并讨论了积分区间划分及计算坐标确定方法。     

急斜煤层放顶煤开采“跨层拱”结构分析

急斜煤层水平分段放顶煤开采与缓斜煤层不同，工作面沿煤层厚度的水平线布置，长度短。工作面上方不是顶板，而是顶煤和残留煤矸。研究结果表明，开采中能够在工作面上方形成与之平行的跨越煤层的“跨层拱”结构。建立“跨层拱”结构的力学模型，对拱的受力、极限跨长以及拱形的确定等方面进行了分析；同时，对于“跨层拱”结构的滑落失稳、结构失稳及其对工作面矿山压力显现的影响进行了分析。由建立的力学模型而得的分析结果与现场实测结果吻合较好，说明可以较大幅度地提高水平分段高度，对急斜煤层短工作面条件下，实现安全高效开采有着重要意义。