离层注浆开采关键层变形特征及地表沉陷控制效应

为研究覆岩离层注浆开采条件下关键层变形特征及地表沉陷控制效应，准确预计地表移动变形值，对离层注浆开采关键层变形进行了力学分析，将关键层下方离层注浆充填体和煤岩体的组合视为弹性地基，并将之划分为压实区、欠压实区和实体煤区3种不同的区段，基于弹性地基梁理论，给出了关键层挠度方程和弹性地基系数计算方法；采用“两步法”,通过分层模拟的方式开展了离层注浆开采关键层变形与地表沉陷数值模拟，研究了不同工作面宽度条件下离层发育和关键层破断特征，以及不同注采比条件下地表移动变形特征；借鉴等价采高理论，将离层注浆开采条件下关键层弯曲下沉空间等效视为开采空间，结合概率积分法，建立了适用于离层注浆开采的地表沉陷预计模型。以淮北矿区袁店二矿7221离层注浆开采工作面为例进行了验证，结果表明：该地质条件下，离层注浆开采工作面宽度宜设计在90～120 m;采用提出的预计模型和方法能够对离层注浆开采条件下的地表沉陷进行有效预计，预计值与实测值平均误差9 mm,在允许误差范围内；离层注浆开采地表沉陷控制效果显著，减沉率约83%。     

超高水材料跳采充填采煤法地表沉陷规律

为了研究超高水材料跳采充填采煤法地表变形规律及地表沉陷控制效果,以某矿区地表沉降观测数据为基础,研究了充填开采各阶段的地表变形规律;采用关键层理论,并结合FLAC 3D数值模拟实验,研究了跳采过程中的关键层破断及地表沉降之间的时空关系,分析了影响地表沉陷的主要因素,评价了地表沉陷控制效果。研究表明,采用该方法在平均埋深340 m,采厚为4 m的近水平煤层开采时,地表最大下沉值为1 174 mm,下沉系数为0.29,减沉率约为62.8%,采出率为89.2%,且下沉盆地范围明显减小。分析可知,充填可大大减小地表下沉量,跳采可控制下沉盆地的形态,有效的保护了地表重要的建（构）筑物。     

短壁开采覆岩随时间变形的试验研究

相似模拟试验研究是一种重要的科学研究手段.针对五阳煤矿某短壁开采区域的岩层情况和采矿地质条件,运用相似理论建立了该煤矿相似模拟试验的平面应力模型.观测矿山开采过程中上覆岩层的移动情况,得到了在不同采留比条件下,煤柱、关键层的变形及地表沉陷规律及其与时间的相关性,为开采参数选择及地表沉陷预计提供参考.     

开采沉陷若干理论与技术问题研究

简要介绍了多年来中国矿业大学北京校区在开采沉陷理论与技术方面的主要研究成果：矿区地表移动规律；巨厚松散层条件下开采地表移动规律；块段开采条件下覆岩移动机理及地表移动变形计算；极不充分开采地表移动变形预计方法；基于倾角变化的开采沉陷模型研究；曲面分布形式煤层开采地表移动预计方法；覆岩离层注浆减缓地表沉降机理及减沉效果评价方法。开采沉陷预测分析系统的开发研究等。     

我国开采沉陷动态过程的研究现状与展望

随着灾害意识的增强和防护措施力度的加大,采动地表动态沉陷的预计理论及方法日益得到重视,各种各样的新理论逐渐被应用到开采沉陷动态过程的研究当中。在综合分析大量文献的基础上,对开采沉陷动态过程机理、预计方法等方面的研究现状进行了论述,指出了目前在开采沉陷动态过程研究方面存在的问题及发展方向,对预防或减轻采动损害、确保地表建筑物的安全运行等,具有重要的理论和现实意义。     

我国开采沉陷动态过程的研究现状与展望

随着灾害意识的增强和防护措施力度的加大,采动地表动态沉陷的预计理论及方法日益得到重视,各种各样的新理论逐渐被应用到开采沉陷动态过程的研究当中。在综合分析大量文献的基础上,对开采沉陷动态过程机理、预计方法等方面的研究现状进行了论述,指出了目前在开采沉陷动态过程研究方面存在的问题及发展方向,对预防或减轻采动损害、确保地表建筑物的安全运行等,具有重要的理论和现实意义。     

煤矿离层注浆减沉技术及其应用

为有效控制地表沉陷,解决采煤塌陷带来的诸多问题,同时释放地表建筑物下的压煤储量,总结了影响离层注浆减沉技术应用的关键层、离层、垮落带岩石松散系数、断裂构造及开采条件等各种因素,并在实际应用中具体综合分析.指出离层注浆减沉技术实施过程中,应掌握覆岩破坏及离层的形成位置、发展规律、注浆时机、压力控制和浆液在离层空间的流动形式.某煤矿的实践应用结果表明,离层注浆减沉技术可达到控制和减缓地表沉降的目的,为煤矿增产减沉提供了技术支持.     

我国浅埋煤层快速开采下地表沉陷规律研究现状与展望

基于浅埋深和工作面快速开采相结合导致地表沉陷规律的特殊性,从我国浅埋煤层开采条件下地表移动规律、地表沉陷预计方法及地表沉陷控制等方面进行了现状概述,结合我国"三下"采煤规程和已有矿山开采沉陷理论与实践,指出浅埋地表沉陷规律研究现有成果存在的不足和局限性。给出以后可从工作面开采速度对地表沉陷规律、地表移动参数等影响,基于开采速度尺度下地表沉陷动、静态全过程统一预测模型,通过引入"地表移动与变形速度"新指标来进行建(构)筑物损坏评价,以及考虑从优化工作面开采速度方面来减轻采动损坏等4方面开展浅埋深快速开采条件下地表沉陷规律的研究和应用工作。     

地表切落式裂缝破坏及控制研究

以补连塔矿12407综采工作面为例,通过分析关键层的破断失稳条件并进行关键层结构稳定的数值模拟。结果表明:神东矿区地表损害形式呈切落式裂缝破坏,覆岩中的关键层起到控制这种破坏的作用;总结出了3种沉陷控制方法,即:限高分层开采;覆岩离层带注浆充填减沉方法、二次条带式开采沉陷控制方法,旨在为神东矿区地表生态环境保护提供防治措施。     

基于UDEC的浅埋煤层表土层与主关键层对地表沉陷的耦合效应分析

开采沉陷预计是矿山开采沉陷学科的核心内容之一。开采沉陷的预计,对建筑物和生态环境的保护有重要意义。利用UDEC软件对典型的浅埋煤层工作面进行了模拟研究,通过建立的4个模型对浅埋煤层表土层与主关键层对地表沉陷的耦合作用进行分析得出,在表土层很薄或覆岩中有很厚、很硬的关键层的条件下,地表沉陷的预计必须考虑表土层与主关键层的耦合效应。     

采动影响下厚黄土层沉陷规律研究

采动影响下厚黄土层沉陷规律研究对指导矿区进行“三下”压煤开采设计和完善开采沉陷预计理论等工作具有重要意义。为得到采动影响下厚黄土层沉陷规律,以阳湾沟煤矿6204工作面采动影响下上覆厚黄土层为研究对象,采用钻孔电视探测和多点位移传感器实时监测等方法,探测黄土层内裂隙分布情况以及黄土层内部采动沉陷规律。结果表明：厚黄土层完整性好,内部无明显裂隙;厚黄土层近于整体下沉,且其下沉值近似等于地表下沉值,黄土层与地表同步运动。     

基于GIS的开采沉陷预测系统构架研究

为了提高开采沉陷预测精度及其可视化程度，对基于GIS的开采沉陷预测系统构架进行了研究。通过对常用开采沉陷预测模型及集成方式的对比研究，选用基于碎块体理论的威布尔分布法的标准形式作为预测模型，利用基于组件对象模型技术的集成方式进行系统构架。给出了开采沉陷预测系统整体构架框图，并利用栅格技术，通过对地表网格点的计算实现了GIS环境下的开采沉陷预测。通过GIS强大的空间迭加分析功能对预测结果进行深入的分析，为研究开采沉陷规律以及对周围环境的影响提供科学依据。     

唐山市马家沟矿开采沉陷损坏特征研究

开采沉陷损坏特征研究对于矿区沉降机理分析和生态修复利用至关重要。以唐山市马家沟矿区为例,根据该区域煤炭开采和矾土矿资源赋存特征,结合现场勘测与调查资料,分析了矿区开采沉陷变形损坏 特征。结果表明：急倾斜煤层开采在下山方向地表易形成台阶状非连续变形地裂缝,处于裂缝处的建（构）筑物破坏严重,位于裂缝以外的建（构）筑物破坏轻微,说明开采沉陷在裂缝处发生集中变形;根据物探勘 测,原采动过程中形成的地裂缝随着开采沉陷的稳定绝大部分闭合密实,但个别裂缝仍存在;在急倾斜煤层露头区域,不仅在开采过程中地表出现抽冒塌陷现象,而且开采沉陷稳定若干年后仍可能出现抽冒塌陷现象 。上述分析可为闭坑后的马家沟矿区采空区专项勘察及塌陷土地建设提供基础数据和设计依据,同时对国内类似矿区开采沉陷规律研究及矿区景观生态修复也有一定的参考意义。     

厚松散层矿区采动岩土体移动规律模拟试验研究

为揭示厚松散层矿区采动影响下上覆岩土体双层介质移动机理,对厚松散层下采煤岩土体的沉陷规律进行了模拟研究,并用实测资料进行验证。试验得出了厚松散层矿区采动影响下岩土体沉陷规律,并与一般条件下开采沉陷规律进行比较,指出松散土体沉陷规律有其特殊性。通过对岩土体沉陷值和采动程度的比较,表明了基岩体对地表沉陷的控制作用,阐述了基岩面移动盆地和地表移动盆地的差异性,揭示了采动影响下岩土体移动机理,为厚松散层矿区沉陷预计、受护物防护及矿井安全高效开采提供一定的参考依据。     

开采沉陷对矿区土地资源的采动效应研究

基于生态场理论和GIS技术研究矿区土地资源的采动效应。首先介绍了采动土壤特性测算、采动变化规律分析及土壤采动损害评价的程序方法;然后叙述了采用RS和GIS空间分析技术对土地资源各采动生态位指标进行量化,并基于生态场理论和开采沉陷学分析土地资源的采动空间分异特征、采动累积效应及其延迟效应的过程。对山西潞安集团五阳矿井采煤沉陷区的实例分析表明,耕地土壤特性与开采沉陷明显相关,1997年至2002年间采动生态元耕地和植被覆盖率上升而建设用地覆盖率下降,研究区土壤侵蚀以轻度和中度为主且明显存在采动延迟,土地利用集约度指数终采后10 a逐步进入稳定期,各地类的流失与来源组成趋于稳定,说明土地利用方式摆脱采动影响并进入新的动态平衡状态。     

建（构）筑物下大条带协调式全采方法

建筑物下大条带协调式全采方法是先采用大条带跳采，采后地表产生较小的（约３０％）沉陷变形，而后仅用半数工作面即可联合开采剩余条带，最终实现全部开采，地表产生剩余的（７０％）沉陷变形量。此方法具有条带法开采和多工作面联合开采的优点，又同时克服了它们的某些缺点，明显地减少了地表沉陷变形值和采动影响次数，是保护地面建（构）筑物十分有效的开采措施。     

特厚煤层综放开采地表沉陷预计模型算法改进

近浅埋深特厚煤层综放开采因其一次性采出煤层厚度大,其地表移动变形特殊性较明显,该地质采矿条件下按概率积分法进行地表沉陷预计结果与实际情况有一定程度的偏差。对试验区近浅埋深特厚煤层综放开采条件下的地表移动变形特殊性进行了分析,考虑到厚硬岩层对地表沉陷的控制作用,并基于层状弹性梁板岩层沉陷控制理论和随机介质理论,建立适合近浅埋深特厚煤层综放开采沉陷预计模型。实践应用表明:该沉陷预计模型算法与实测结果吻合程度较好,适合于特厚煤层综放开采地表沉陷预计应用;较好地解决了概率积分法边界收敛迅速、盆地两侧不对称等问题,提高了地表沉陷的预计精度。     

矿区生态环境要素的采动损害定量评价方法研究

为了系统研究矿区生态环境的采动损害,必须分析各生态环境要素的采动损害情况,揭示其采动响应机理,并对其采动损害状况进行定量评价。根据采动破坏特点,本文首先分析了矿区生态环境的采动要素构成,并将其划分为建(构)筑物、交通线路、耕地、水环境和地形地貌五大类别。然后描述了各类别的采动响应特征并对其采动损害的影响因素进行了简要分析,在此基础上择取了各要素采动损害定量分析的评价指标。然后提出了各自的采动损害定量评价方法,针对五阳煤矿生态环境的典型采动要素进行了实例分析,分析结果表明评价方法可行,能够满足矿区生态环境采动损害综合分析研究的基础数据需求。     

西部厚黄土层矿区开采沉陷预计模型

将西部黄土覆盖区地表沉陷分解为黄土层荷载作用下的基岩采煤沉陷以及基岩面不均匀沉降导致的黄土层沉陷,建立了黄土覆盖矿区开采沉陷的双层介质模型。利用FLAC3D软件分析了黄土层自重对基岩开采沉陷的荷载效应,确定了黄土层荷载与开采宽度之间的量化关系。利用随机介质理论建立了基岩面下沉预计公式,将基岩面不均匀沉降视为“不等厚开采”,导出地表沉陷的双重概率积分预计模型。实例应用表明,所建立的预计模型考虑了黄土层自重对基岩开采沉陷的荷载作用以及土层与基岩中预计参数的差异,适用于西部厚黄土层矿区的开采沉陷预计。