岩体移动的空间层状模型

以弹性薄板弯曲理论为基础, 对层状矿体开采引起的地表及岩体移动问题, 引入层状模型进行描述, 得到了水平及倾斜矿体开采的地表移动空间解析式、计算程序, 并用于地表移动预计, 现场实测结果与计算结果对比, 效果较好。     

厚松散层下深部开采地表沉陷的复合介质模型

以龙固矿巨厚松散层下深部开采为研究背景,分析了煤矿深部开采地表沉陷机理,建立下部离散介质-中部弹性薄板-上部松散层随机介质的耦合模型,对地表沉陷规律进行研究。通过分析各层位岩层的移动特征,推导出其弯曲下沉方程,分别求出各分层的下沉值,再通过线性叠加,得出厚松散层下深部开采的地表下沉值。分别把运用该方法得出的预计结果和运用整体模型进行地表沉陷预计的结果与实测结果进行比较,发现此模型对厚松散层下深部开采地表沉陷的预计结果更为准确。     

开采沉陷数值计算中煤层开采模拟

采用数值计算的方法进行地表移动变形预计,在"三下"采煤规程中已有介绍.但在利用岩体力学原理建立数值计算模型时,对于边界条件、岩层弱面等的处理,应是较为重要的内容.文中通过计算实例,介绍有限单元法计算地表移动变形时煤层开采的模拟,在考虑到成层面的滑动和采空区闭合度影响的情况下,对地表下沉进行了预计,并与实测结果进行比较.     

东滩煤矿3306工作面开采地表移动变形规律分析

工作面开采时,为了解工作面上方区域地质采矿条件下地表移动变形状况,通过建立地表移动观测站的方式获得观测数据,并通过数据进行分析计算地表移动范围大小和位置的参数以及地表动态移动与变形的参数;根据实测下沉值,拟合下沉系数、水平移动系数等进行预计、分析,研究地表最终移动与变形值的大小及分布规律。     

大采深条带开采地表移动和变形的预计

条带开采是进行建筑物下采煤时限制地表变形的措施之一,深部开采地表移动和变形规律与一般地质采矿条件下的地表移动规律相比发生了较大改变.以极不充分务带开采地表沉陷理论为基础,以林南仓矿实测资料为依据,对开采区域-650水平深部条带开采进行了预计,预计下沉的最大偏差为68mm,预计下沉中误差为39mm,远远小于经验公式预计下沉的最大偏差319mm和预计下沉中误差217mm.表明基于极不充分开采的地表沉陷预计理论改善了预计精度,对于研究深部条带开采地表移动和变形的规律,解放建筑物下压煤,实现煤炭资源的可持续发展具有重要意义.     

地表移动和岩移观测

通过建立北陈庄地面岩移观测站 ,定期对整个观测站进行全面水准测量 ,严密监测地表下沉和变形 ,进而对观测资料进行整理 ,对地表移动和变形参数进行计算 ,得出了袁庄煤矿井下开采后地表的下沉和移动规律 ,为进一步研究煤矿地表沉陷提供了实测数据和理论基础     

最大下沉角计算的神经网络模型研究

最大下沉角是确定地表移动盆地走向主断面位置的关键性参数,关系到地表移动和变形预计的精度.系统分析了影响最大下沉角的地质采矿因素,根据国内大量的地表移动观测资料,建立了最大下沉角计算的神经网络模型.该模型与遗传算法相结合,克服了单一神经网络易陷入局部最优和收敛速度慢等缺点.研究表明,用基于遗传算法的神经网络来计算地表移动盆地的最大下沉角,其结果更加真实、可靠.     

急倾斜矿层开采地表移动变形预计

常用预计方法不适用于急倾斜矿层开采地表下沉预计,预测结果与实测数据相差较大,难以符合实际生产要求。在急倾斜矿层开采地表移动变形预计中一般采用皮尔森Ⅲ型函数,由于该模型所需的计算参数较多且求取方法较为复杂,在实际工作中并未得到广泛应用。采用改进的皮尔森Ⅲ型函数进行急倾斜矿层地表移动变形预计,改进后的皮尔森Ⅲ型函数与经典皮尔森Ⅲ型函数具有相同的性质,参数物理意义明确且方便求解应用。根据某金矿地表移动观测资料,采用改进的皮尔森Ⅲ型函数为预计模型,应用MATLAB软件进行了模拟计算,预计了急倾斜金矿层开采引起的地表下沉、倾斜和曲率,分析了地表移动变形预计的特点,为金矿建(构)筑物下安全开采提供了依据,为实现急倾斜矿层开采地表移动变形精确预计奠定了基础。     

基于PS-InSAR监测的石油开采地表下沉模型反演

石油开采造成油层压实,引起地表下沉,导致地表移动变形,对地面设施产生损害影响。石油开采引起的地表下沉比较缓慢,应用常规的大地测量监测技术无法实现大区域动态监测。为了准确掌握某油田的地表下沉的发展过程,本文采用33景升轨Sentinel-1A数据,运用PS-InSAR技术对油田进行地表下沉监测,获取了该区域2017年3月至2019年11月的地面下沉场,分析了该区域在监测时间段内的下沉演化情况,该油田下沉面积达29.5km2,监测时间段内该采油厂最大下沉速率为-210.9mm/a,最大累积下沉量达-585.6mm;根据地表下沉理论,应用参数反分析的方法,建立了基于弹性薄板理论的地表下沉与变形计算模型。根据反演模型计算,截至2019年11月,该油田地表最大倾斜为0.47mm/m,最大水平拉伸为0.42mm/m,最大压缩变形分别为-0.34mm/m,计算结果为评价该区域开采损害风险评估提供了依据。     

大埋深煤层开采地表最大下沉值计算方法

为研究大埋深煤层开采的地表沉陷规律,基于关键层理论和弹性薄板小挠度弯曲理论,建立了大埋深煤层开采地表最大下沉值的力学计算模型,提出了一种计算地表最大下沉值的方法,认为大埋深煤层开采覆岩、地表沉陷特性与浅部开采有所差异,其地表最大下沉值应为弯曲下沉带下部岩层(即覆岩主关键层以下岩层)的最大挠度值与其下部垮落带、裂隙带的压缩沉降值之和。工程实例计算结果表明:该方法的计算结果与实测值相近,对于预计大埋深煤层开采引起的地表最大下沉值有一定的参考价值。     

地表移动和岩移观测

通过建立北陈庄地面岩移观测站，定期对整个观测站进行全面水准测量，严密监测地表下沉和变形，进而对观测资料进行整理，对地表移动和变形参数进行计算，得出了袁庄矿井下开采后地表的下沉和移动规律，为进一步研究煤矿地表沉陷提供了实测数据和理论基础。     

基于Weibull时间序列函数与负指数法的动态沉陷预计

为了探讨采矿过程中受时间和空间影响的地表移动变形的发生发展机理,提出了一种基于Weibull时间序列函数与负指数法的动态沉陷预计方法。该方法以研究描述地表沉陷区观测点下沉变化过程的Weibull时间序列函数为基础,认为Weibull时间序列函数在描述地表观测点沉陷的动态过程时,不仅能较好地拟合下沉-时间（w-t）曲线,而且由此推出的速度-时间（v-t）曲线和加速度-时间（a-t）曲线也能够很好地符合地表沉陷随时间变化的物理过程。基于实测资料确定的负指数法在描述地表移动盆地时具有实践应用性强、预计精度高等特点,给出了走向主断面半无限开采负指数法的下沉预计公式及参数求取方法。根据主断面动态沉陷模型的一般形式,将Weibull时间序列函数与负指数预计函数相结合,建立了充分采动条件下沉陷盆地走向主断面的动态地表下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形模型,并对某煤矿的地表动态沉陷进行了预计,结果表明,预计结果与实测结果具有很好的一致性,可为实现矿区地表动态沉陷预计提供参考。     

大采深全断面地表沉陷预测模型研究

应用弹性板理论,建立了开采沉陷中全断面大采深地表预测基本模型,在此基础上导出了走向和倾向主断面的预计模型以及任意点的下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形预测函数,并讨论了预测中所采用一些参数的计算方法．结果表明,用弹性板理论建立的预计模型具有与其它模型相似的性质,并且简单、直观、易用,克服了以往预计模型的不足,更好地符合现场实际．最后,用实例证明了该模型的应用效果．     

概率积分法预计参数求取及应用研究

大量地表移动观测资料显示,概率积分法预计的下沉曲线边缘部分比实际观测下沉曲线收敛快,其预计结果与实际观测值在移动边界区域很难拟合一致,造成了利用观测站求取的预计参数计算的地表变形值在开采影响边界区域与实际观测值不符.文中根据观测站实测数据,提出对观测站分区域反演预计参数,分区域进行地表变形预计的方法,可以有效克服概率积分法边界收敛过快的缺点,使预计结果更符合实际.     

基于Knothe模型的山区开采地表动态下沉预计方法

随着地下煤层的开采,其上覆岩层在重力作用下将产生变形、移动和破坏,岩层内部所产生的移动变形也逐渐传递至地表,引起地表的移动变形。山西大部分可采煤层均位于山区,因此对山区开采沉陷的动态预计研究是必要的,以Knothe时间函数为基础,结合山区滑移影响函数,建立了基于Knothe时间函数的山区开采沉陷的动态预计公式,可预计地表某一点在某一时刻的动态下沉值,并采用山西某矿区的实测地表移动观测资料进行验证。结果表明:预计与实测下沉曲线具有较好的一致性。     

《抚顺型》下沉盆地地表移动的基本规律

本文仅对“抚顺型”地表下沉盆地的移动及变形进行了初步探讨。丛数理统计的观点出发,应用了岩石下沉过程与压密过程相似的假设,导出了下沉盆地的移动及变形的公式,它们是时间与空间的函数。进而,文章着重讨论下沉盆地稳定以后的地表移动与变形分布,变形的最大值及其出现的位置,以及地表点下沉的时间过程。同时,给出了根据地表移动观测结果求算地表变形各主要参数的方法,以及使地表变形计算简化所用的表格。最后引用了抚顺及阜新煤田10个地表下沉盆地的实测资料及抚顺煤田的5个地表点的下沉过程的资料,进行了理论与实测结果的对比,结果令人满意。     

厚松散层弯曲下沉空间问题研究

厚松散层条件下，岩层与地表移动变形规律是由上覆基岩和松散层的综合影响决定的．在不同的下沉模式下的地表移动变形有自身的特点和规律．需使用不同的力学和数学模型对不同下沉模式的移动变形进行分析与研究．文中将松散层视为随机介质．将基岩视为弹性板，由此建立了厚松散层条件下空间问题地表移动与变形新的预计模型和计算公式．实例证明．该方法比较符合实际情况．     

厚煤层膏体分层充填开采地表移动变形规律研究

为探究厚煤层膏体分层充填开采地表移动变形规律,以古城煤矿1305工作面为研究对象,采用理论分析、参数计算及地表下沉预计等方法,基于等价采高理论建立了适用于膏体充填开采的等价采高模型,修正了非充分采动条件下的膏体充填开采预计参数,预计并揭示了厚煤层膏体分层充填开采后的地表移动参数变化规律。结果表明：膏体分层充填开采后地表最大下沉值270 mm,地表建筑物损坏等级在Ⅰ级允许变形以内,保证了地表建筑物的正常使用,为类似膏体充填后地表沉陷预测提供借鉴。     

地表沉陷动态时间函数模型的研究

地下资源开采引起地表位移的问题比较复杂,采用2种方法构建了动态预计函数模型,并用山西省阳泉市上社煤矿82041西工作面的实测数据进行了验证,得出结论:Knothe模型有其局限性,第2种动态函数模型能够反映地表2种移动3种变形动态特征,可以更加准确地预计出动态下沉、动态水平移动及动态变形值,同时能够理想地表达出地表下沉速度和地表下沉加速度的变化规律,对指导生产实践具有重要的现实意义。     

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。