矸石充填开采及地表沉陷变形特征研究

矸石充填开采可以降低采空区顶板垮落的可能性,并对地表沉陷变形起到关键控制作用。为了更简便准确的评估矸石充填后的效果,以新元煤矿为工程背景,首先概述了矸石充填设备的选型,考察了充填后的三个工作面的充实率,之后模拟计算了地面沉陷量,并通过现场实测来验证模拟结果。最后结合相关变形指标初步评估了该煤矿矸石充填开采对地表建筑物的影响。结果表明：新元煤矿三个工作面充填开采后的最大充实率为73%,最小则为36%|数值计算的地表沉陷量曲线与实测数据点相匹配,证明了模拟工作的可信度|模拟出来的三个工作面的可能最大地表水平变形值为0.15mm/m,可能最大地表倾斜变形值为0.35mm/m,可能最大地表曲率值为0.0022mm/m2|上述这些变形参数均小于相关的 Ⅰ 级变形指标,证明了矸石充填开采后对地面建筑物等的影响是非常小的。通过此数值模拟的方法提前对矸石充填开采引起的地表变形进行合理预测与评估是可行的。     

建筑物下粉煤灰膏体充填采煤控制地表沉陷效果预测与分析

粉煤灰膏体充填采煤是目前最为有效的建筑物下采煤技术,也是绿色采矿的重要组成部分。以某矿区建筑物下采煤为例,通过对粉煤灰膏体充填采煤控制地表沉陷的数值模拟预测,采用分层全部充填开采3个分层,累计最大下沉量为125 mm,最大倾斜变形量为0.39 mm/m,最大曲率变形量为0.003×10~(-3)m~(-1),最大水平移动量为56 mm,最大水平变形量为0.3 mm/m,倾斜变形量、水平变形量、曲率变形量均处于Ⅰ级破坏变形允许的范围内。预测结果表明,所提出的建筑物下粉煤灰膏体充填采煤在技术上是可行的,可为建筑物下煤矿开采提供技术依据。     

建筑物下粉煤灰膏体充填采煤控制地表沉陷效果预测与分析北大核心

粉煤灰膏体充填采煤是目前最为有效的建筑物下采煤技术,也是绿色采矿的重要组成部分。以某矿区建筑物下采煤为例,通过对粉煤灰膏体充填采煤控制地表沉陷的数值模拟预测,采用分层全部充填开采3个分层,累计最大下沉量为125 mm,最大倾斜变形量为0.39 mm/m,最大曲率变形量为0.003×10^(-3)m^(-1),最大水平移动量为56 mm,最大水平变形量为0.3 mm/m,倾斜变形量、水平变形量、曲率变形量均处于Ⅰ级破坏变形允许的范围内。预测结果表明,所提出的建筑物下粉煤灰膏体充填采煤在技术上是可行的,可为建筑物下煤矿开采提供技术依据。     

基于UDEC及沉陷预计的高速路下采煤路面安全性分析

为了解决我国"三下"压煤严重,开采风险较大的问题,以高速路下压煤开采为背景,提出了运用离散元UDEC数值模拟软件和开采沉陷预计系统对开采完成后地面的变形进行研究的方法。运用UDEC模拟地表最大下沉量为227 mm,最大倾斜值为0.45 mm/m,最大曲率值为0.05 mm/m2,最大水平变形值为0.3 mm/m;运用开采沉陷预计地表路面最大下沉量为280 mm、最大倾斜值为2 mm/m、最大曲率值为-0.02 mm/m2、最大水平变形量为1.5 mm/m。研究结果表明:高速路路面的下沉、倾斜、曲率、水平变形均在"三下"压煤规程规定砖混结构建筑物的I级损坏变形范围内,也在交通部发布的《采空区公路设计与施工技术细则》规定的高速路地基允许变形的范围内,确定出此设计方案对高速路的安全运行没有影响。这种研究方法从理论上验证了开采方案的可行性,为"三下"开采方案可行性论证提供了方法。     

煤矸石充填开采地表沉陷变形规律研究与分析

煤矸石充填开采是一项顺应煤炭绿色可持续发展、响应国家环保政策的矸石绿色处置新技术。矸石充填开采可以降低采空区顶板垮落的可能性,并对地表沉陷变形起到关键控制作用。为了准确预测煤矸石充填后对地面的减沉效果,以某煤矿为工程背景,首先概述了煤矸石充填系统总体布置,之后通过模拟,对地表沉陷变形规律进行了预测,以期为煤矸石充填开采控制地表沉陷提供参考。结果表明：通过数值模拟计算,某煤矿3211、3212、3213三个工作面充填开采后,预测最大水平变形绝对值为0.41 mm/m,最大倾斜变形绝对值为0.40 mm/m,最大曲率变形绝对值为0.002 6 mm/m²;实测最大水平变形绝对值为0.61 mm/m,最大倾斜变形绝对值为0.49 mm/m,最大曲率变形绝对值为0.013 6 mm/m²,实测数据较预测数据偏大,但偏差不大,且均低于国家Ⅰ级变形指标。研究结果表明：利用数值模拟预测煤矸石充填开采后地表沉降变形是可行的,煤矸石充填开采可以大大减缓地面沉降。     

条带充填开采充填率对地表移动影响因素研究

解决“三下”压煤问题的关键是地表沉陷的控制技术。条带充填技术的发展提供了一种经济有效的地表沉陷控制技术,本文采用数值模拟的方法研究了厚松散层下条带充填开采充填率对地表移动变形的影响因素及其规律。结果表明随着充填率的增加,主断面地表移动变形的下沉值、倾斜值(绝对值)、曲率值、水平变形值逐渐减小;当充填率由64.5%~69%时,地表最大下沉值、倾斜值极大值呈显著减小趋势,曲率极大值的减小幅度有所降低,水平变形极大值的减小幅度先减小后变大。     

深部矿床上行式开采采场参数优化数值模拟

环境复杂“三下”矿床开采引发的岩层变形威胁到地表建构筑物的安全。以典型的“三下”矿山金口岭深部矿体开采为例,采用定量与定性相结合的方式,对金口岭深部矿体上行式开采25组不同采场结构参数下地表变形特性进行了数值模拟。结果表明,上行式盘区点柱式上向分层充填采矿法对保护地表建构筑物安全极为有利,当采用盘区长度为70 m、顶柱厚度为6 m、间柱宽度为6 m、点柱尺寸为4 m×4 m、点柱间距为12 m的结构参数时,地表倾斜值为-0.18 mm/m,曲率值为-0.003×10^-3/m,水平变形值为0.11 mm/m,参照《GB 50771-2012,有色金属采矿设计规范》,均小于地表建构筑物所允许的变形值。     

建筑物下开采方案优化研究

采用理论分析、数值模拟等方法，对某矿区南翼村庄下条带开采方案设计和地表沉陷规律进行了研究；在不同的开采条件下，采用概率积分法对各条带开采方案进行地表沉陷预计。研究结果确定了矿区南翼村庄下15号煤仅开采顶分层，采高为3 m，条带布置方案为采70 m留90 m煤柱。采用该方案后，地表最大下沉量为206 mm，倾斜为-1.47~1.29 mm/m，水平变形-0.4~1.0 mm/m，均小于建筑物Ⅰ级损坏标准，开采方案是安全可靠的。     

某金属矿地下开采地表沉降影响分析

针对某金属矿向深部开采过程中遇到的地表沉降问题，通过建立该矿山全生命周期内矿体数值模型，研究随开采深度的增加，地表沉降对建(构)筑物和上覆岩层稳定性的影响。采用Midas数值模拟方法模拟矿体逐步开挖后，对地表沉降变形进行分析。研究结果表明，当矿体开采到-800 m中段时，在地表形成了近似圆形的沉降盆地，地表建(构)筑物的最大地表沉降量为16.77 mm，最大水平位移为-7.33 mm，地表最大倾斜为-0.041 mm/m，最大曲率为0.036×10^-3 mm/m²，最大水平变形为-0.052 mm/m。地表沉降及变形值均不超过“三下”采矿规范限值，并且矿山采用充填采矿有效控制了井下采动对岩体的移动，地表及建(构)筑物不会出现明显的沉陷问题，对于该矿深部开采对地表沉降影响分析有一定的参考价值。     

特厚煤层充填开采地表移动变形研究

利用FLAC~(3D)数值模拟软件建立了充填开采工艺方案的数值模型,将"垂直变形、水平变形、倾斜值和曲率"作为分析地表移动变形的4个指标,并且把模拟结果与相关规程进行对比,研究认为:增子坊矿似膏体巷式充填开采对增子坊村建筑物的最大影响均在二级影响标准内,影响区域均在距村庄50 m之外,范围很小,特厚煤层充填开采对地表变形控制效果显著。