矿山地表沉降机理的初步分析与研究

根据多个矿区的实际地面沉陷观测资料 ,总结出了新的地表沉陷量估算公式 ,指出了地表沉陷量与采空区平均净高、采空区平均长宽比、留设矿柱布局、采空区平面积、采空区平均距地高度、覆岩平均弹性模量、采空区形状因子、平均切岩角、采心距间的关系。     

衡山石膏矿老采空区地表沉陷的 ANFIS 预测

采用FLAC3D对已塌陷的衡山县石膏矿的地表沉陷进行了模拟,对该矿不同采场结构参数的采空区地表沉陷进行了模拟,分析了影响采空区地表沉陷的因素;建立了采空区地表沉陷预测的ANFIS模型,分析了其拟合性能和预测性能,对衡山某石膏矿的采空区地表沉陷进行了预测,同时还对其进行了实测.研究结果表明:FLAC3D对已塌陷的衡山县石膏矿地表沉陷的模拟精度达到97％以上;在矿岩力学参数不变的条件下,矿柱跨度、矿房跨度及采空区高度是影响采空区地表沉陷的关键因素;所建立的采空区地表沉陷预测的ANFIS模型的拟合精度和预测精度分别达96％和97％以上;采用该模型预测的衡山某石膏矿的采空区地表沉陷值与实测结果吻合良好;矿房跨度为10,矿柱跨度为4m是该地区石膏矿最合理的采场结构参数.     

中深埋煤层多工作面开采地表沉陷特征研究

为研究中深埋煤层多工作面开采的地表沉陷特征，采用FLAC3D模拟小保当一号井112201工作面及两侧相邻工作面先后开采的覆岩破坏、应力变化和地表移动特征。研究表明：112201工作面单独开采，覆岩塑性破坏表现为中间低、两侧高的“凹”形，覆岩最大破坏高度达165m, 112202工作面的开采使老采空区覆岩二次破坏高度增大6.67%,112207工作面开采使老采空区覆岩三次破坏高度增大10.91%;相邻工作面的开采使112201工作面覆岩应力变化经历“稳定—打破—初步稳定—二次打破—再稳定—三次打破—终稳定”的复杂过程；112201工作面开采形成的地表移动盆地范围受相邻两侧工作面开采的影响而变大，且沉陷中心向两侧扩大，相邻工作面的沉陷中心则偏向112201工作面老采空区一侧；岩移观测资料显示，单工作面倾向地表下沉曲线表现为“V”形，相邻工作面的开采使其地表最大下沉量增大了6.08%,地表下沉曲线最终表现为“W”形。     

锦丘煤矿建筑物压煤充填开采地表沉陷规律研究

以锦丘煤矿162-102工作面为研究对象,探"三下"压煤环境下充填开采法对地表沉陷的影响.结果表明:充填开采与垮落开采地表沉陷规律相似,充填开采地表沉陷量与距离采空区中心位置成反比,最大下沉量为96 mm;从G观测线可以看出,随采空区范围扩大,超前影响范围有缓慢增加的趋势;与垮落开采相比,充填开采能更好地控制采空区地表...     

长壁全部充填与条带充填开采沉陷控制效果对比

为了研究不同充填开采方法对地表沉陷的控制作用,采用理论分析和数值模拟方法对比了长壁全部充填和条带充填开采的地表沉陷规律,并对二者差异及原因进行了分析,研究结果表明:在充填率相同的条件下,采用长壁条带充填开采能够形成若干个间隔支撑顶板的"条带充填体",限制顶板和覆岩的下沉量,保证覆岩关键层结构不破坏,使得地表沉陷可控;而采用长壁全部充填开采,充填体被平均分配到整个采空区,导致空顶高度增加、顶板和覆岩的下沉量变大,造成覆岩关键层结构发生破坏、地表下沉加剧,因而沉陷控制效果较条带充填明显变差;在控制相同的地表沉陷效果时,长壁条带充填的充填率较长壁全部充填明显降低;说明一定充填率条件下长壁条带充填开采对地表沉陷的控制效果比长壁全部充填开采更好。     

地表沉陷预测的改进BP神经网络模型

为了更加准确地预测地表沉陷变形,基于Adaboost算法采用多网络共同计算策略改进了BP神经网络,通过实际沉降数据对Adaboost算法改进后的神经网络进行训练,预测地表最大下沉量、影响角正切和拐点偏移距,将预测的3个参数代入概率积分法中,建立了地表沉陷公式,对改进效果和地表沉陷公式分别进行了验证。结果表明:(1)通过对比改进前后BP神经网络的计算精度,未经过Adaboost算法改进的BP神经网络误差明显大于改进后的BP神经网络,说明基于Adaboost修正后的BP神经网络计算精度得到了有效提升;(2)基于BP神经网络对最大下沉量、影响角正切和拐点偏移距3个参数进行预测,结合概率分析法,能够实现稳沉后采空区主断面上方地表沉降规律的准确描述。以鲁西南地区某矿3301采空区地表为例,利用改进BP神经网络预测了地表最大下沉量、影响角正切和拐点偏移距,进而给出了地表沉陷曲线,与现场实测结果对比显示:改进BP神经网络的最大误差小于0.105 m,最大相对误差为4.3%,证明了所提计算方法的可靠性。     

哈密红海矿区地表移动规律及土地破坏状况研究

以红海矿区11031工作面为研究区域,通过对其设置地表移动变形观测站,实地观测得到数据资料,然后对数据资料进行分析处理,求得了各种角量参数（边界角、移动角、裂缝角）、动态参数（起动距、超前影响角、超前影响距等）、预计参数（下沉系数q、主要影响角正切tanβ、拐点移动距S、开采影响传播角θ）。结合岩移参数,采用概率积分法进行了地表沉陷预计,得到了动态预计参数和下沉盆地预计的可视化模型。在此基础上,分析出其主要造成了塌陷地和地表裂缝等土地破坏现象。为采空区下降区地表恢复提供指导。     

采空区地表沉陷规律的研究

以"太平煤矿采空区地表沉陷规律研究"项目为依托,以开采沉陷等理论为基础,对采空区地表沉陷规律作了一些研究,对太平煤矿似膏体充填开采引起的地表沉陷进行了分析预计,获得了太平煤矿井下开采引起的地表移动的基本特征和地表变形的相关参数,揭示了地表移动及变形的规律,研究成果对太平矿今后的充填开采实践具有一定的参考价值。     

兖州矿区开采沉陷控制的研究

为控制地表沉陷量，实现农田保护和建筑物下开采，对兖州矿区进行了覆岩高压注浆减沉实验，研究了覆岩与地表移动规律；提出了地表下沉盆地“分割”离层带与冒落带全面注浆，拱基参数控制，注浆材料，农田保护等５项地表沉陷控制综合方案。     

山区地貌下浅埋煤层工作面开采覆岩运动及地表沉陷规律研究

为了提高山区地貌下浅埋煤层工作面开采的安全性,减少山体滑坡等地质灾害的发生,以纳雍县普洒煤矿11101工作面为工程背景,应用数值模拟和物理模拟的方法,研究山区浅埋煤层综采工作面覆岩运动及地表沉陷规律。结果表明:(1)工作面直接顶初次垮落步距为30m,基本顶初次来压步距约为50m,基本顶周期来压步距平均约为20m;(2)工作面推进至50m左右时,工作面开采影响波及到地表;(3)基本顶下沉量最大为2.13m,地表下沉值最大为1.45m,地表水平移动值最大为0.27m。山区地貌下浅埋煤层工作面开采显现出独特的沉陷形式,地表沉陷曲线呈现U型,工作面距地表越远,岩层弯曲变形幅度越大,工作面距地表越近,对地表的影响程度越大,研究成果可为类似工作面安全开采提供借鉴。     

煤矿采空区地表沉陷产生的影响及防治对策

地面沉陷是煤矿开采后的主要地质灾害之一,其危害性严重。阐述了煤矿采空区地表沉陷的基本原理,分析了煤矿采空区地表沉陷可能产生的影响,并提出了一系列针对地表沉陷的综合治理措施。     

地表沉陷初期漏风对采空区遗煤自燃影响的分析和治理措施

煤层开采引起的地表沉陷能够产生与采空区贯通的裂缝,导致地面向采空区漏风,会引发采空区遗煤自燃。根据元堡煤矿9号煤层埋深浅、采用综采放顶煤技术、易自燃等特点,分析了地表沉陷初期漏风对采空区遗煤自燃的影响,通过对进、回风巷风量对比证实了地表漏风的存在,采取地表填土掩埋裂缝的措施,有效地解决了地表漏风的问题。     

浅埋煤层大采高开采地表裂缝破坏机理研究

矿井开采引起地表沉陷裂缝以平行开采工作面倾向为特征,在采空区边缘地表拉伸区未见明显的裂缝,而裂缝主要集中出现在对应采空区中央区域。文章以韩家湾煤矿2304工作面开采为研究对象,通过分析地质采矿条件,应用岩梁断裂理论和UDEC离散元计算模拟方法,分析了大采高开采覆岩移动变形的运移过程,揭示了地表裂缝分布形态与覆岩断裂结构演化的内在关系,给出了影响采空区地表裂缝形式的主要因素以及形成这种特殊裂缝分布形态的机理。     

基于长壁采空区覆岩稳定性的地表残余下沉系数计算方法

为确定地表建(构)筑物荷载作用下长壁采空区地表残余下沉系数,基于长壁采空区覆岩稳定性分析方法,提出了采空区中央和边界两个区域的地表下沉系数确定原则和计算方法。采用概率积分法对荷载作用下长壁采空区地表残余沉陷预测时,地表下沉系数的选取应充分考虑地表荷载大小和作用位置、垮落带岩体的压密,以及裂缝带破断岩体结构的稳定性,按照垮落带垮落岩体压密区(采空区中央)和裂缝带破断岩体结构可能失稳区(采空区边界)两个区域分区计算,推导了荷载作用下长壁采空区垮落岩体压密区、采空区覆岩结构滑落失稳和回转失稳时地表残余下沉系数计算公式。     

深部开采覆岩关键层对地表沉陷的影响

通过工程实例和数值模拟实验，就深部开采覆岩关键层对地表沉陷的影响进行了研究，结果表明,对于倾斜煤层而言，开采深度的增大意味着基岩厚度的增加，从而引起深部开采覆岩关键层层数一般多于浅部开采，深部开采覆岩主关键层位置距开采煤层的距离一般大于浅部开采.正是由于受深部开采覆岩主关键层位置的改变和覆岩关键层层数增多的影响，导致了深部与浅部开采地表沉陷特征的差异.     

InSAR技术在矿山企业地表沉降监测中的应用研究

在矿体开采过程及矿体被采出后，采空区顶底板和两帮形成自由空间，围岩中应力重新分布，可能引发地表沉陷的发生，进而给地表建筑及周边村庄和环境带来不同程度的危害。这种过程及其复杂，受众多条件影响，因此具有很强的特殊性和随机性。本文以莱新铁矿为例，利用InSAR技术对地表沉降进行了监测，通过分析表明利用该方法进行大面积监测地表沉陷具有明显的优势，从而为矿山企业全面监测地表沉陷及时处理安全隐患提供了有效的手段。     

充填开采控制地表沉陷的关键因素分析

充填开采是控制地表沉陷的有效技术手段之一.为了提高充填开采的地表沉陷控制效果,采用理论分析和数值计算研究方法,对采空区全部充填法的地表下沉系数进行了预计,分析了充填开采控制地表沉陷的各影响因素.研究表明:充填前顶底板移近量、充填体欠接顶量和充填体压缩量是造成地表下沉三个关键因素,提高充填体的接顶率是减小充填开采地表下沉系数的最有效途径,提高充填体强度可以在一定程度上提高对地表下沉的控制效果.     

基于栅格柱体单元的开采沉陷算法

基于栅格柱体单元技术和概率积分法,建立了采空区沉陷预测模型。预测模型把曲面分布采空区和曲面分布的地表栅格化后组成栅格柱体,充分考虑采空区在开采深度、开采厚度、煤层倾角、倾向的空间变化,同时基于C#和ArcGIS Objects技术编制了相应的控制软件,预测每一个栅格柱体单元的地表沉陷量,基于概率加法,所有栅格柱体单元在地表任意点的沉陷量之和为该点的地表沉陷量。在禹州采空区,常规模型预测结果、新模型预测结果与监测结果对比显示,地表沉陷量受地形条件影响明显。     

山区地形条件下开采地表岩移规律研究

采用GPS RTK技术对寺河二号井山区地形条件下的地表岩移规律进行了现场观测分析,结果表明:地表沉陷规律与平地开采引起的地表下沉规律类似,但是由于山区地形的影响,水平移动规律与平地开采引起的地表移动规律存在较大差异,走向方向上在采空区上方出现较大的水平移动,倾向方向上只出现指向下坡方向的水平移动,并在此基础上得到了地表岩移的相关参数。     

高层建筑场地采空区地表残余变形分析

文章研究了某场地的地表开采沉陷特征,利用矿区地表变形监测资料拟合了矿山开采沉陷的时间影响参数,应用概率积分法预测地表残余移动变形量,并与场地地表变形监测资料进行了对比,综合分析了场地地表残余变形,为新近采空区场地多层、高层建筑布置和抗变形设计提供了依据。