基于完整钻孔柱状数值模拟的岩层移动角求取

在矿山开采沉陷的计算中，通常采用经验法来确定岩层移动的角值参数。但在我国西部的一些新建矿区，由于地表观测资料积累较少或缺乏临近的煤田作为类比，应用经验法会有明显的缺陷，如何合理地确定岩层移动角就存在着困难。数值模拟法只要利用前期地质勘探的钻孔数据求取移动角，而无需地表移动变形的观测资料，可以作为解决该问题的有效方法。但现有的研究普遍基于地层简化结果建模，这势必引起一定的误差。为研究基于完整钻孔柱状结果的数值模拟求取岩层移动角的可靠性，分别基于地层全柱状结果和简化结果建立了FLAC3D模型，经过对比分析，得出基于全柱状结果的FLAC3D模型计算结果与矿区后期实测的角值符合更好，指出了基于完整柱状建模求取岩层移动角是更加合理和准确的。     

厚松散层大采高开采地表移动变形规律研究

针对神东矿区工程地质条件,构建了上湾煤矿地表移动观测站,选取了该矿12401工作面近1年地表移动观测数据,根据解析法计算工作面岩层移动角值参数,并运用FLAC3D对地表下沉及水平移动进行数值模拟。结果表明:地表下沉量与覆岩岩性成正比,下沉速度与覆岩岩性成反比,在厚松散层工程地质条件下,基岩离层被压密,岩体结构被破坏,造成地表下沉量和下沉速度增大,地表移动变形对矿区建筑物造成影响和损坏,衍生为地质灾害的诱导因子,当开采综合边界角为60°时,可减少地表移动范围,降低矿区地质灾害发生。     

改进垂线法在高速公路下保护煤柱留设中的研究与应用

以三元煤业1312工作面上覆高速公路为背景,通过对岩层移动角计算,利用改进后的垂线法确定高速公路下合理的保护煤柱尺寸,并通过FLAC3D模拟相应表土层厚度下地表的移动以及上覆岩层的应力情况,以确定高速公路下合理保护煤柱的尺寸。理论计算与数值模拟得出的结果较为接近,通过比较保护煤柱的最终尺寸为245mm。     

某萤石矿开采岩层移动角数值模拟研究

为保证某萤石矿的安全可持续生产,在分析岩层移动角的基础上,采用FLAC3D三维有限差分软件,模拟计算矿体在开采过程中发生的地表沉降量,进而计算地表水平变形值及倾斜变形值,参照建筑物破坏等级来评判其安全性;通过数值模型模拟不同开采移动角的地表沉降值,确定矿山上、下盘围岩开采最大移动角均为77°,在保证盲竖井20 m安全距离的前提下,确定开采移动角为75°,符合开采要求,并能够确保建构筑物安全。     

基于FLAC~(3D)的非充分采动地表移动求参方法

依据少数零散观测点很难求取地表移动参数.利用FLAC3D模拟了某矿12111工作面开采后的地表移动变形值,根据模拟结果和非充分开采沉陷规律,求取了该矿的地表移动参数,提供了一种基于数值模拟的非充分采动地表移动求参方法.用所求参数对12111工作面进行了概率积分法计算,并与零散观测点的下沉量进行了对比分析,结果表明,在非充分条件下可以利用数值模拟方法求取地表移动参数.     

厚松散层开采条件下地表沉陷数值模拟分析

在厚松散层开采条件下,地表移动变形有自身的特点和变形规律。根据巨厚松散层下矿区的地质采矿条件,采用FLAC3D程序数值模拟软件,得到了100~350m不同厚松散层厚度条件下岩层垂直位移云图及地表下沉曲线。探讨了地表最大下沉值W、下沉系数q与松散层厚度之间的关系,分析了厚松散层开采条件下地表移动变形的特殊规律,并从岩层与地表移动变形机理方面进行了解释,进而得到了特定矿区厚松散层开采条件下沉陷规律。     

基于数值模拟法求松散层移动角值参数

文中运用FLAC-3D软件,通过数值模拟法计算开采引起的地表及基岩内部的移动变形情况,并与地表实测的移动变形值进行了对比分析、通过FLAC内置的FISH语言编程,提取绘制地表以及基岩与松散层交界面的沉降等值线,进而确定该区域的松散层移动角值。     

煤矿开采地表移动与变形规律常规化研究模式

根据煤矿地下工作面回采引发开采沉陷的研究现状,探讨了矿山开采沉陷的地表移动和变形规律常规化研究模式,即综合应用岩移观测站实测数据的图解法、数值模型的模拟计算法、变形预计的拟合验证法和已有研究成果的参比法等,就能较科学地确定合理的地表移动变形预计参数与岩层移动角值,也可利用相似材料试验模拟覆岩采动的裂隙发育特征,钻孔观测工作面采动后覆岩离层发生的位置,以及三维激光扫描获取地表沉陷盆地的扩展规律。     

北皂矿地表移动规律

通过对龙口矿务局北皂煤矿地表移动观测站的观测资料进行全面系统地计算，分析与研究，求取了该条件下地表移动预计计算参数，初步揭示了“软弱”岩层的地表移动特点与规律，为本矿区或其他矿区类似条件的“三下”采煤奠定了理论基础。     

程潮铁矿东区地表塌陷规律及东主井错动机理

针对程潮铁矿东主井附近岩层错动角超出设计范围的实际情况,首先采用现场调查、地表移动监测手段进行东区地表塌陷规律的分析,其次采用岩层深部变形观测、调查分析和FLAC数值模拟手段进行东主井地表变形破坏机理的研究。研究表明,东主井附近地表开裂破坏的直接原因是滑坡引起的,实际的错动角为63.0°。     

动静组合作用下大跨度凿岩硐室稳定性分析

安徽某铜矿采用大直径垂直深孔阶段矿房法开采，首采采场开采深度为800 m，跨度达到30 m，爆破振动对周边岩体及采场结构产生了极大扰动，加之大爆破过程引发岩体能量的释放和转移，极有可能形成采场主要结构失稳，威胁回采安全。为研究大跨度凿岩硐室在动静组合作用下的稳定性，依据矿山实际情况，利用FLAC3D 5.0数值模拟软件对该矿首采矿段201大跨度凿岩硐室在动静荷载组合作用下的稳定性进行了数值模拟分析，并与现场监测结果进行了对比。研究表明：开采过程中，最大主应力以及塑性区主要集中于条柱上，顶板在失去条柱支撑后位移增加较大，条柱支撑作用明显；开采结束后，条柱全部回采，顶板位移达到最大值，间柱成为主要支撑结构，整个开采过程中凿岩硐室较为稳定，分析结果与监测结果相吻合。建议后续开采之前适当增加凿岩硐室条柱宽度并实施锚网联合支护以提高抗压能力；通过优化爆破参数降低爆破振动对顶板的影响，并对凿岩硐室中间区域的顶板施加长锚索支护；对模拟分析和监测中容易出现破坏的区域进行布点监测，为后续开采中地压灾害防治提供有价值的信息。     

厚冲积层大采深条件下的地表岩层移动规律探讨

针对某矿厚冲积层大采深条件下的地表和岩层移动规律展开研究,通过建立地表移动变形观测站,获取了现场实测数据,采用理论分析和数值模拟等相结合的方式,求取了该矿厚冲积层大采深条件下的地表和岩层移动变形规律。利用1stOpt数据处理软件分析了地表移动变形特征,得到了实测岩移角量参数,采用1stOpt软件回归分析得到了地质采矿要素与岩移参数间的关系式;并通过数值模拟,分析了厚冲积层大采深条件下采动岩体的应变特征和地表移动变形分布特征。     

厚冲积层急倾斜煤层群开采重复采动下的开采沉陷

针对新集三矿急倾斜煤层开采复杂的采矿地质条件，运用求解非线性大变形问题有限差分法 (FLAC)，对不同开采方案所引起的岩体移动和地表沉陷进行了研究；实验表明，煤层区段间正台阶顺序开采较为有利.区段间相互影响小，地表受采动损害小，有利于巷道布置.运用实验室相似模型试验方法对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，发现地表处出现了水平移动的“指向异化”；而岩层土与表土层界面处出现了水平移动指向上山方向“指向同化”.综合模型试验和数值模拟的结果，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.     

含水层下煤层开采覆岩破坏规律数值模拟研究

以五沟煤矿1011工作面煤层开采为例,应用FLAC软件对煤矿开采引起的煤层顶板覆岩运移规律进行了数值模拟,确定了含水层下煤层开采导水裂缝带和覆岩冒落带发育高度,利用经验公式和简易水文观测法对模拟计算结果进行验证,为进一步合理留设防水煤柱提供有效技术参数。     

尖点突变理论在云南某铁矿巷道失稳判据的应用

针对地下矿山在开采过程中,深部巷道围岩稳定控制问题。以云南某自走铁矿1430中段开采巷道为工程背景,基于尖点突变理论,提出构建位移-时间势函数的方法,对矿山现场位移监测数据进行多项式拟合得到势函数突变特征值,并根据特征值正负判断监测点巷道稳定性。利用FLAC3D数值模拟手段对理论计算的准确性进行验证分析。研究结果表明：基于位移-时间的尖点突变失稳模型能够较为准确地判断巷道围岩的稳定性。     

地下采深变化的露天矿残余边坡稳定性分析

为防止露天转地下开采中，露天矿残余边坡突然垮落可能引发安全事故，以孟家铁矿露天转地下开采工程为研究背景，采用FLAC3D数值模拟方法，研究了随着地下开采深度不断增加，露天矿残余边坡围岩的应力场、位移场及塑性区的变化规律，以及覆盖岩层对边坡稳定性的影响。结果表明：①覆盖层散体能够吸收和转移露天矿残余边坡的应力，对能量释放起到缓冲作用，进而起到支撑边坡及围岩的作用；②随着地下开采深度不断增加，始终保持覆盖岩层上平面处于一个稳定的标高，能够有效改善露天矿边坡应力场和塑性区的分布状态，对边坡围岩变形起到一定的抑制和约束作用。     

综放开采下厚表土层移动规律研究

为研究厚表土层在综放开采条件下的移动规律,在长治矿区高河矿W1303工作面建立了地表岩移测站。通过对实测数据的分析得出了最大下沉点位于采空区上部Z29,Z30,Z32测点,并得出了一系列上覆岩层的移动角参数。通过理论分析,得出在综放开采条件下上覆岩层的移动变形表现形式分为前期和后期两种。同时得出影响上覆岩层移动的主要因素有上覆岩层岩性、关键层的位置及作用、开采尺寸、工作面推进速度及顶板管理情况等。并结合FLAC3D数值模拟软件分别模拟了表土层厚度为140、190、240 m在回采过程中的地表移动规律,得出了表土层厚度为190 m与实际地表层厚度为189.43 m的移动规律相符。因此针对厚表土层在综放开采条件下的岩层移动规律的研究可为长治矿区矿井建设提供一定的参考价值。     

刚果(金)某铜钴矿深部复杂矿体采场结构参数研究

为了得到刚果(金)某铜钴矿深部矿体采场最优矿房宽度、地表危险范围与岩层移动角,采用数值模拟软件MIDAS-GTS/NX建立了不同矿房宽度的三维精细化模型,得到了地表位移、矿房应力与塑性区分布,采用数值模拟研究了地表危险范围与岩层移动角。结果表明,依据地表位移、矿房最大主应力、最小主应力和矿房塑性区,判定矿房最优宽度为18 m左右; 比较了3种矿房宽度条件下的地表危险范围,以采场宽度18 m开采深部矿体产生的地表移动危险变形较为合理; 依据数值分析结果,岩层移动角推荐73°～82°。研究成果可为矿山安全生产提供参考。     

岩层移动角预测的粗糙集-BP神经网络模型

岩层移动角是金属矿山开采表征地表移动规律的重要参数之一。为克服理论计算法和数值分析法在力学模型匹配、参数选择、边界条件设置等方面存在的问题并改进岩层移动角预测方法,首先在分析BP神经网络、粗糙集基本原理的基础上,将两者进行有机结合,构建了粗糙集-BP神经网络模型,该模型将粗糙集作为前端处理器对具有模糊性、不确定性和不完整性的信息进行预处理,将BP神经网络作为核心建立输入、输出间的映射关系;然后通过对34组实测岩层移动样本数据进行学习训练和测试,构建了包含下盘岩性、上盘岩石普氏系数、矿体倾角、矿体厚度、开采深度、采矿方法等6个因素的粗糙集-BP神经网络岩层移动角预测模型,并对永平铜矿露天转地下开采岩层移动角进行了预测。结果表明:该矿山总体岩层移动角的预测值分别为上盘62°,下盘68°,走向73°,预测结果与工程类比法、数值模拟法等传统方法接近。所提方法由于可科学选择变量、简化网络结构以及具有提高容错抗干扰和分类的能力,相对于传统预测方法而言,具有一定的优势,有助于提高矿山开采岩层移动角的预测精度。     

大角度俯采覆岩运动规律数值模拟

针对大倾角煤层俯采过程中覆岩运动所引发的支架倾倒、输送机下滑和顶板破碎等安全事故，以霍州煤电辛置煤矿10 428C工作面为例，运用FLAC3D数值模拟软件，分析了顶板岩层沿工作面走向和倾向采动特征。结果表明：大倾角俯采煤层顶板岩层无论沿工作面走向或倾向方向上，垂直应力等值线和位移等值线均呈现非对称拱形态。工作面下方支承压力和位移值普遍大于上方，岩层运动范围在中上部扩展较快。工作面顶板塑性破坏区向顶板发展，工作面下方顶板破坏范围明显增大。