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.     

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。     

山区复杂地形下地表移动盆地边界角量参数研究

为准确有效地获得山区复杂地形条件下地表运移规律和角量参数,以山西山区某矿20210复杂地形工作面为例,提出了一种“以点求面”的计算模式,在山区复杂地形工作面非主断面处建立地表移动观测网,利用遗传算法在参数优化推导中的优势,优化出本地区的概率积分法预计参数,拟合研究了山区复杂地形下的地表移动变形规律,得到了地表移动盆地边界角量参数。通过优化的参数对地表移动变形进行了概率积分法预计,并与非主断面实测数据进行了对比分析。结果表明:基于遗传算法优化参数得出的概率积分法结果,其误差均在5%以内,验证了预计参数及地表下沉数据的可靠性。该地形条件下地表移动下沉最大值为853 mm,矿区走向移动角为69.0°,上山移动角为73.1°,上山边界角为70.3°,下山边界角为59.4°,充分采动角为59.3°,最大下沉角为83.6°。     

重复采动条件下地表移动变形规律实测研究

为了揭示重复采动条件下地表沉陷变形规律,凤凰山煤矿在154309工作面上方建立了地表移动观测站。通过对岩移观测资料的分析研究,给出了重复开采时地表沉降曲线,获得了该地质采矿条件下地表移动变形预计参数和岩移角值,探讨了重复采动条件下地表移动变形特征。研究认为,重复采动条件下地表沉陷变形剧烈,下沉盆地陡峭,变形分布集中,地表下沉系数大,采动影响范围大。地表动态变形剧烈,下沉速度快,最大下沉速度为143.4mm/d,地表移动持续时间较短,活跃期约占地表移动持续时间的30.7%,其下沉量占地表总沉降量的96.3%。     

深部开采地表沉陷特征的数值模拟

随着煤矿开采深度的增加,深部岩体的力学行为在赋存状态改变的情形下趋于复杂,深部开采引起的地表沉陷不同于浅部.数值模拟与现场实测结果表明当采宽一定时,深部开采中的地面各项移动变形值均小于浅部,对覆岩局部和地面起控制作用的关键层增多,影响了深部开采中的地表沉陷.深部的煤岩体在高地应力状态下受采后高附加应力的影响,远离工作面的煤柱均出现不同程度的压缩变形现象,煤岩柱整体压缩变形是深部开采地表沉陷的特殊组成部分,导致了深部开采引起的地面影响范围及岩层内部移动边界线都大于浅部,这对深部开采岩层移动角参数有很大影响.     

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。     

固体废弃物充填开采地表沉陷预测方法研究与应用

在阐述固体废弃物充填开采控制岩层移动变形原理的基础上,分析了充填开采影响地表沉陷的各个因素,提出充填开采地表沉陷预测可采用基于等价采高理论的垮落法预测方法.本文依据东坪煤矿首采充填工作面15601的布置方式及采矿地质条件,预测了工作面上方地表沉陷以及建筑物的破坏情况,可为类似工程应用提供一定借鉴.     

相邻采空区影响下厚黄土矿区采煤沉陷规律研究

为研究相邻采空区厚黄土层采煤地表移动变形规律,以燕家河煤矿8211工作面地表移动变形实测数据为基础,分析研究了静态和动态地表沉陷变形特征、移动角参数、动态参数和预计参数。结果表明:由于相邻采空区残余变形和厚黄土层荷载作用,地表下沉量大,移动影响范围广,最大下沉速度系数为1.638,最大下沉速度为31.8mm/d。在地表移动持续时间中,活跃阶段约占总时间的38.7%,地表沉陷量约占最大下沉量的95.9%,受厚黄土层影响,衰退阶段持续时间较长;工作面启动距为100m;工作面最大下沉速度滞后距为224.3m,滞后角为67°46′;走向和倾向拐点偏移距分别为-92.5m和197.2m。     

跳采充填采煤法在村庄下采煤的应用

为了解放村庄下煤炭资源,综合条带法、充填法、跳采法的技术优点,提出采用超高水材料作为充填物,并将工作面划分成若干条带进行跳采充填。以邯郸矿区某矿为例,研究了地表移动变形规律。观测结果表明:采用该方法在平均埋深340m,采高为4m的近水平煤层开采时,地表最大下沉值为1174mm,减沉率约为61.5%,最大倾斜变形为10.6mm/m,最大曲率变形为-0.28mm/m2,采出率为89.2%,且下沉盆地范围明显减小;如果调整跳采顺序,使得地表最大变形区域人为可控,有效地保护了地表重要的建(构)筑物。该方法用于控制地表沉陷效果明显,为"三下"采煤工作提供了一种行之有效的新方法。     

首采工作面地表沉陷变形特征

以金鸡滩煤矿首采工作面1206工作面地表实测数据为例,分析了地表沉陷、变形特征,研究了厚松散层首采工作面地表沉陷规律。结果表明:首采工作面地表下沉变形量较小,最大下沉值3 059mm、最大水平移动值1 536mm、最大水平变形值40mm/m。