厚煤层开采地表移动变形规律的深厚效应研究

为研究厚煤层开采因采深与采高2个因素均变化影响时的地表变形规律,分别对黄玉川煤矿埋深大、采高大的11401和埋深浅、采高小的216上01两个工作面的地表移动变形规律进行了现场实测与分析。研究结果表明:216上01工作面的地表变形程度远大于11401工作面;2个工作面充分采动后地表下沉量之比近似等于2个工作面基采比之比的倒数;相同地质条件下可采用基采比概念来衡量评价厚煤层开采地表变形破坏程度,即基采比较小时地表变形破坏严重,反之当基采比增大时地表变形相应减弱。最终通过室内物理相似模拟试验模拟了厚煤层开采地表变形规律的深厚效应,验证了结论的合理性,可为厚煤层开采地表变形的预测和评价提供参考。     

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%。     

相邻工作面开采地表动态沉陷规律

为研究同煤层老采空区影响下的相邻工作面开采地表移动变形规律,在陕北榆神矿区金鸡滩煤矿建立了GNSS连续变形监测系统,通过对连续监测数据的分析处理,并结合FLAC~(3D)数值模拟,揭示了同煤层相邻工作面重复开采条件下的动态非对称性沉陷规律。研究表明:①受同煤层老采空区影响,相邻工作面在重复开采条件下,工作面中心两侧相同距离监测点的下沉值、下沉速度、水平位移及移动变形持续时间等并不相同,表现出极不对称性;②已破坏的老采空区岩层对重复开采响应快速,其移动变形更加敏感、剧烈,稳定时间较长;③数值模拟分析体现出,相邻工作面开采条件下地表下沉系数增大了5%,倾向方向地表移动变形影响范围增大了35.7%,走向主断面并未经过工作面中心,而是偏向老采空区一侧30 m,老采空区塑性破坏区高度增大了21.4%。分析结果对于相邻工作面重复采动条件下的地表移动变形预计、矿区土地复垦及矿区地面建筑物保护具有一定的参考价值。     

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。     

阜生煤业1106综放工作面地表下沉量观测与结果分析

综放工作面的开采将导致地表发生严重的沉降和大规模的裂缝。为掌握工作面对应地表的移动变形规律,阜生煤业对1106综放工作面地表移动变形情况进行了监测。结果表明,阜生煤业1106综放工作面为走向充分而倾向非充分采动工作面,地表下沉系数为0.82,而水平移动系数为0.31,地表最大下沉速度为141.9 mm/d,工作面对应地表移动持续时间为205 d,其中地表移动活跃期达总时间的68%,活跃期时间相对较长,表明综放开采地表沉降极为活跃。     

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。     

巨厚含水松散层下开采地表移动变形规律研究

巨厚含水松散层复杂地质采矿条件下开采地表移动变形规律存在一定的特殊性。为了研究巨厚含水松散层下开采地表移动变形规律,明确巨厚含水松散层对地表移动变形影响,以菏泽矿区为研究区域,在分析某矿1308工作面地表移动变形实测数据的基础上,采用FLAC^3D数值模拟软件,流固耦合计算模拟了巨厚含水松散层下开采地表移动变形,分别制定了动态固结沉降方案、无含水层方案、含水层位置方案,量化计算了巨厚含水松散层渗流固结沉降量占比,总结了巨厚含水松散层渗流固结沉降动态规律,对比分析了有无含水层情况下煤层开采地表移动变形差异,研究了松散层内含水层位置对地表移动变形的影响。研究结果表明：某矿巨厚含水松散层采矿条件下受采动引起的渗流固结沉降占地表总下沉量的8.5%;随工作面推进,开挖变形和渗流固结沉降增量的变化可划分为同步增长期、动态变化期、同步减缓期3个阶段。巨厚松散层内含水层受采动影响产生的疏水渗流固结现象会导致地表移动变形增大、地表移动影响范围扩大,但最大曲率和最大水平变形的减小说明下沉盆地的整体形状更为平缓。地表变形参数与巨厚松散层内含水层位置之间存在相关性,通过相关性分析,建立了地...     

巨厚松散层下综采工作面地表沉陷规律及其采厚效应

为了研究巨厚松散层开采条件下地表移动变形规律,文中根据彭庄煤矿地表移动观测站实测资料,分析了非充分采动条件下的地表移动变形情况,并借助于FLAC3D数值模拟软件,探讨了巨厚松散层开采条件下地表移动变形规律的采厚效应.研究结果表明:在非充分采动条件下,地表最大下沉值为609 mm,最大水平移动值为220 mm,超前影响角为57.17°,最大下沉速度为11 mm/d,最大下沉速度滞后角为75.62°;煤层开采厚度是影响地表移动变形的重要因素,随着开采厚度的增加,地表最大下沉值及水平移动值呈线性增大的趋势,并借助MATLAB数学软件回归分析拟合得到开采厚度与最大下沉值、下沉系数及水平移动值的函数表达式.     

巨厚白垩系砂岩下地表移动规律观测研究

针对彬长矿区开采煤层覆岩上段厚黄土层、厚洛河组砂岩的特殊条件,在亭南煤矿进行了地表移动观测。观测数据分析表明,洛河组砂岩对地表移动变形起着控制作用,在极不充分开采条件下,地表移动很小,下沉率仅为0.046,地表变形微弱,不会对地表建筑设施造成损坏;在接近充分采动条件下,地表移动增幅较大,变形明显,下沉率达到0.22,但远未达到最大下沉值;非充分采动沉陷范围与充分采动基本一致,黄土层的移动角大小取决于黄土层厚度和坡度。     

大采高长工作面地表移动变形规律研究

为研究大采高长工作面地表移动变形规律,采用数值模拟、理论分析及现场实测的方法分析大采高工作面长度变化时对地表移动变形规律的影响,得到大采高工作面覆岩压力平衡拱达到极限状态而发生失稳破坏的临界条件和地表移动变形特征参数。研究结果表明：随着工作面长度的加大,在工作面倾向方向上由于覆岩离层导致冒落带高度范围、地表移动变形量、开采影响范围逐渐扩大,地表最大下沉量和最大水平移动量与工作面开采长度呈线性关系。     

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。     

山西省阳城县上孔煤矿地质灾害预测分析及防治研究

阳城县上孔煤矿拟开采3、9、15号煤层,在开发利用过程中,为了改善矿山地质灾害的防治效果,采用矿区地表移动变形预测模型,预测地表移动变形。通过矿山采空区地质环境综合预测,预计地表最大下沉量6 88354 mm,并将其地质灾害影响程度预测评估分为“严重区”和“较轻区”。“严重区”影响范围4397 hm²,“较轻区”影响范围51525 hm²。通过矿山地质灾害预测分析,提高地质灾害的监测预警工作,并加强地质灾害防治工程,保护人民生命、财产损失,达到防灾减灾的目的。     

建筑物下充填条带开采方案设计及效果评价

为了解放建筑物下煤炭资源,以邯郸矿区某矿断层发育区地质采矿条件为研究背景,基于超高水材料充填开采技术,提出了充填条带、冒落条带2种开采方案的工作面布置。在分析了地表变形预计参数的基础上,采用概率积分法基本原理,进行了地表变形预计,并对开采方案进行了优化设计,并给出了安全开采技术措施。结果表明：采用充填条带开采和冒落条带开采,分别可采出煤炭资源330.17万t、216.88万t,采出率分别为70%、45%,地表最大下沉分别为1 390 mm、1 420 mm,最大倾斜均为10.9 mm/m,建议采用超高水材料充填条带开采方案。此方案设计为类似地质采矿条件下的煤炭资源开采提供了理论依据和技术参考。     

浅埋煤层非充分采动地表移动规律实测研究

浅埋煤层非充分采动与充分采动所引起的地表移动规律有所不同,文章以柠条塔煤矿S1210工作面为例,对浅埋煤层非充分采动地表的移动规律进行了实测研究,结果表明:和充分采动地表沉降相比,非充分采动引起的地表沉降在经历启动阶段、活跃阶段和衰退阶段之前先经历稳定阶段和突变阶段。基于概率密度函数法,编制MATLAB非线性拟合程序,应用实测数据对预计公式进行拟合,拟合结果与实际情况吻合良好。根据拟合的预计公式,反求取了S1210地表移动的主要参数,参数符合实际。     

基于概率积分法的非充分采动地表沉陷预计

根据邯郸矿区某矿工业广场下2103工作面非充分采动的技术条件,由工作面的宽深比对预计参数进行修正,采用修正后的参数按照概率积分法进行地表沉陷预计。由已推进部分造成的地面建筑物倾斜观测值的比较可以看出,参数选取合理。从地表变形规律可以看出,非充分采动的各种变形值都比充分采动要小,而煤层倾角则造成了下沉盆地向下山方向偏移,致使下山方向拐点处的建筑物损坏严重。     

富水覆岩长壁综放开采矿压显现规律研究

为了进一步研究富水覆岩长壁综放工作面推进过程中的矿压显现机理,以大佛寺煤矿40301工作面为工程背景,采用相似模拟的方法,研究工作面推进过程中的矿压显现规律,并掌握上覆岩层在工作面推进过程中变形破断和裂隙发展规律。研究表明,综放工作面上覆岩层矿压显现明显,基本顶初次来压和周期来压步距分别为63~72 m和27~33 m,在工作面的推进过程中,上覆岩层的裂隙发展会波及洛河组砂岩,可能会对采空区和工作面产生一定程度的危害。研究结果可为大佛寺煤矿综放开采提供理论依据,对同类地质条件下的综放开采有一定的借鉴意义。     

大采高采煤工作面地表岩移规律研究

煤矿开采对地表的建筑物、生态环境等产生了影响，为了实现煤矿的可持续发展，需要对开采沉陷规律进行研究。采用现场观测的方法，布置了倾向观测线和走向观测线，对大采高23201、23103采煤工作面进行了全面观测和日常观测，并对观测结果进行了分析，确定了大采高采煤工作面地表沉陷的规律。该地表沉陷规律符合概率积分法预计模型，为“三下”开采保护煤柱的留设提供了理论依据。     

厚煤层综放开采地表移动变形规律研究

为掌握厚煤层综放开采地表移动变形规律,高河煤矿在E1302工作面上方设置了地表移动观测站。通过对观测资料的分析与研究:给出了厚煤层综放开采条件下地表沉降曲线和最大移动变形值;求取了该矿地质采矿条件下地表岩移预计参数和角值参数;揭示了厚煤层综放开采条件下地表移动变形规律和特点。     

浅埋深薄煤层综采面回采巷道支护技术研究

浅埋深开采过程中由于顶板垮落容易影响地表,工作面覆岩破断角较大,变形速率快,来压较为明显,薄煤层综合机械化开采时由于受地质条件影响,矿压规律较为复杂。山西某矿主采平均0.93 m的3号薄煤层,煤层埋深较浅,采用综合机械化采煤工艺,工作面矿压规律复杂,回采巷道支护困难。针对该复合问题,利用理论分析、数值模拟手段,合理确定支护参数为顶锚杆直径20 mm,长度2.8 m,间距和排距均为0.7 m,帮锚杆直径为20 mm,长度为2.3 m,间距和排距也为0.7 m;锚索长度为8.8 m,间距1.2 m,排距1.4 m。现场应用表明,其支护效果良好。     

矿井开采对煤层顶底板影响研究

为了研究矿井开采对煤层顶底板的影响,采用理论分析的方法,分析了矿井开采对煤层顶板的影响、矿井开采对煤层底板的影响,首先研究了矿井开采对顶板影响范围、计算了首采层开采对上覆岩层的塌陷范围;然后,研究了矿井开采对底板破坏范围,以新田煤矿4号煤层工作面为例,研究得出:采空区对上覆岩层影响形成的塌陷盆地最大边缘为采空区外9.748 m;1401工作面回采对底板最大破坏深度71 m。研究为类似工程条件的开采对煤层顶底板影响范围提供理论依据。