不同原岩应力下厚度对急倾斜矿体开采岩移规律的影响

为研究不同原岩应力环境下厚度对急倾斜矿体开采岩体移动规律的影响,基于三维离散元软件3DEC,对比分析了自重应力和构造应力(σ_h/σ_ν=1.5)条件下,五种不同矿体厚度开采引起的地表与围岩移动变形规律.结果表明:在两种不同原岩应力环境下,围岩与地表移动量及采动影响范围均随矿体厚度的增大呈非线性增加,但是二者在地表沉陷盆地形态及变形速率、采空区围岩移动特征、变形影响范围等方面存在较大差异.原岩应力场中作为特征量的最大主压应力的方向对岩体移动行为的影响是引起这种差异的根本原因.     

急倾斜多煤层开采地表沉陷分区与围岩破坏机理——以木城涧煤矿大台井为例

为了研究急倾斜多煤层开采条件下地表及围岩移动变形特点,以木城涧煤矿大台井急倾斜多煤层开采为研究对象,进行了相似材料模拟研究.揭示了地表移动变形规律和围岩垮落、破坏机理,得出了不同区域移动变形的大小及主要特点,并与实地观测数据进行了对比分析.结果表明:该条件下开采,地表沉陷盆地可分为露头塌陷区、整体沉陷区、渐变沉陷区和轻微沉陷区,浅部开采形成的地表分区格局对整个采动影响区的地表移动变形起到了控制作用,浅部开采覆岩破坏以陷落和张裂为主要特征,深部开采以离层带裂隙顺层通达地表和台阶错落下沉为主要特征.     

特厚煤层综放开采导水裂隙带高度的数值模拟

以抚顺老虎台矿开采工程实践为例,针对特厚煤层的开采特点,应用立体弹塑性数值模拟方法,对综放条件下特厚煤层上覆岩体破坏规律、应力分布特点以及应力场演变规律、上覆岩体移动与变形规律及上覆岩层导水裂隙带高度的演变特性及发展规律进行了研究,所得研究结果可直接应用于老虎台矿的安全生产.     

“三软”特厚煤层开采地表沉陷规律研究

洛阳常村煤矿开采煤层为"三软"特厚煤层,井田范围内村庄较多.为了合理回采村庄下煤柱、提高资源采出率,需要掌握该地质条件下的地表移动变形规律及参数.在该矿"三软"特厚煤层工作面建立了地表移动观测站,对地表沉陷进行现场观测,获得了大量的地表沉陷观测资料.通过对实测资料的分析,得出常村煤矿"三软"特厚煤层开采地表沉陷规律及其参数.研究结果表明:与一般地质采矿条件相比,"三软"特厚煤层放顶煤开采具有地表移动角量参数偏小、影响范围大、下沉系数大等特点,地表沉陷呈现塌陷坑及台阶裂缝形态.     

条带开采的三维层状介质理论及其应用研究

条带开采是“三下”（建筑物下、水体下、铁路下）压煤开采中,控制地表沉陷的一种比较有效的方法．然而,现有的条带开采尺寸设计一般还是采用威尔逊法,地表沉陷预计沿用全采的该率积分法由于预计参数采用经验公式确定,而对条带开采的主控因素未能明确给出或系统考虑,其预计误差相对较大．此外,对条带开采岩体的内部移动机理知之甚少,如上覆岩体（或下伏岩体）的波浪移动带的定义及其高度的计算,等等．总之,条带开采未能形成系统的理论,从而大大影响了条带开采地表沉陷的预计精度,这就限制了条带开采的合理使用．为此,提出了“条…     

浅埋煤层地表动态变形规律实测研究

浅埋煤层高强度开采易诱发严重的开采沉陷灾害。为了分析浅埋煤层开采后地表沉陷特点，防治开采沉陷灾害，在马营煤矿9102综放工作面布置地表移动观测站，采用测回法，按照闭合测量路线进行动态变形监测，探讨了浅埋煤层地表移动动态特征。     

冬瓜山矿体稳定性和岩石力学特性分析

通过对冬瓜山矿体岩石力学特性的分析,探讨了矿体特征及围岩性质、原岩应力、岩石物理力学性质、岩体的整体稳定性,以及矿岩构造条件、采场结构参数和采场回采顺序对巷道稳定性的影响.结果表明:冬瓜山矿体表现出软岩的性质,属于高应力软岩;冬瓜山矿体地应力场的分布规律可以作为矿山设计及岩体稳定性评价的依据;矿岩构造条件对矿床开采过程巷道的稳定性不会造成较大的影响;选择合适的采场结构参数和采场回采顺序,可减小对巷道稳定性的影响.     

煤矿矸石井下处理的研究

针对煤矿矸石地表堆积对人类生存环境和条件带来的威胁与危害，研究了矸石井下处理技术．该项技术运用开采沉陷理论预计地表允许沉陷范围内充填区域矸石充填压实后残余空间的最大高度，确定矸石充填巷的布置；基于数值模拟方法分析了充填巷两侧煤柱应力分布、消除充填巷开掘时的“多洞效应”问题，优化矸石充填巷掘进顺序；设计了矸石充填工艺．此项技术在邢东矿井得到成功应用，实现了矸石井下处理与建筑物下煤炭资源的开采利用．     

综采放顶煤地表移动规律特殊性

调查分析了兖州矿区鲍店矿综采放顶煤工作面和普通综采工作面地表移动观测站实测资料．研究结果表明：综放开采时地表移动更加剧烈,地表危险移动范围增大,超前影响范围超过常规分层开采约４０％,下沉活跃期占总移动时间的７１．４％,活跃期下沉量约占总下沉量的９５％．研究还表明,采厚是控制超前影响角和最大下沉速度滞后角的重要因素之一,地表充分采动区存在的残余变形现象更加明显     

开采沉陷数据的可视化研究

利用C#语言实现了煤矿开采地表移动与变形等值线（下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形）的绘制,在此基础上进行了影响区域任意两点间的剖面线的绘制,基本实现了开采沉陷数据的可视化,可对采区上方建筑物进行了破坏等级划分,从而判别建筑物是否受到地下开采的影响以及受到开采影响的程度。     

薄基岩条带开采工程地质力学模型试验研究

针对兖州太平矿区内赋存有薄基岩的地层条件，以工程地质力学模型试验为手段，研究了薄基岩条件下条带开采覆岩与地表移动变形及破坏的工程地质机理及其主控因素，揭示了薄基岩条带综放开采引起的上覆岩层的破坏过程、破坏形态、破坏范围及地表的移动变形规律，为工程实践提供了理论依据。     

倾斜煤层开采沉陷预计模型的构建

概率积分法在我国煤矿开采地表沉陷预计领域得到了广泛应用,该方法具有对称分布特征,在水平煤层开采沉陷预计时精度最好,而倾斜煤层开采后地表下沉盆地的形态往往呈现偏态性,采用该方法对其进行预计偏差较大。针对此问题,建立了工作面随体坐标系和地表直角坐标系,利用随机介质理论在工作面随体坐标系中实现单元开采沉陷影响的叠加积分运算,然后将工作面随体坐标系中地表某点的沉陷影响转换到地表直角坐标系中,最终构建地表直角坐标系下的倾斜煤层开采沉陷偏态预计模型。分析认为,倾斜煤层单元开采引起的地表下沉符合威布尔偏态分布规律,结合实例对预计模型的有效性进行了验证。该模型预计精度随煤层倾角的增加而逐渐降低,研究结果可为相似矿区的沉陷预计提供理论和技术支持。     

巨厚松散层下条带开采地表沉陷机理及岩层移动模型的探讨

通过研究认为目前的岩层移动模型不能很好地分析巨厚松散层下条带开采岩土层的移动机理,对地表沉陷的主控因素和机理进行了理论分析和模拟试验,探讨了巨厚松散层下条带开采岩土层移动的复合介质模型.     

巨厚松散层下条带开采地表沉陷机理及岩层移动模型的探讨

通过研究认为目前的岩层移动模型不能很好地分析巨厚松散层下条带开采岩土层的移动机理,对地表沉陷的主控因素和机理进行了理论分析和模拟试验,探讨了巨厚松散层下条带开采岩土层移动的复合介质模型.     

环形件残余应力测试与数值模拟

针对薄壁类零件受残余应力影响而产生变形开裂,且残余应力研究手段少、实验研究费用高等突出问题,基于Abaqus平台建立了GH4169、TC4环件在冷却过程中残余应力场的有限元模型,分析了环件冷却过程中残余应力场的分布规律;通过对比,模拟数据与残余应力实测数据分布规律一致,且误差均小于30MPa。结果表明,所建立的应力场预测模型能够有效可靠地预测残余应力场的水平及分布状态。     

工业广场密集建筑物下变采(留)宽条带开采技术

为研究煤矿工业广场密集建筑物下压煤开采技术,以平煤七矿开采为例,依据实际采煤条件及条带开采理论,通过理论计算,确定变采(留)宽条带小工作面开采方案,通过概率积分法预计、数值模拟,研究了条带小工作面重复采动的地表下沉盆地的移动变形规律,得出地表移动和变形值及其对地表建(构)筑物的影响情况。结果表明,变采(留)宽条带小工作面开采后,采出率为65.5%,地表最大下沉值为429.3 mm,下沉系数为0.133,地表主要建筑物损害程度在Ι级之内,采空区中心向下山方向偏移距离d为26 m,最大下沉角为85.6°。条带小工作面开采能够在提高回采率的基础上很好地控制覆岩变形与地表沉陷,解决了保护地表建筑物与解放工业广场煤柱的矛盾,为资源枯竭煤矿工业广场煤柱回收在技术和理论上提供了参考。     

大采深极不充分开采地表移动和变形规律实测研究

随着我国矿井开采深度的增加,工作面倾斜方向容易出现极不充分开采,深部开采条件下地表移动和变形规律与浅部开采条件下相比发生了较大变化.在对某矿地表移动观测数据处理的基础上,分析了极不充分开采地表移动和动态变形特征,计算了极不充分工作面开采程度和地表下沉盆地的范围,详细描述了极不充分开采地表变形特征以及拐点位置.对于指导相似地质条件下开采,解放建筑物下压滞的大量煤炭具有重要的实用价值和指导意义.     

金川矿区地应力场特征

从地质构造、显微构造、地壳形变场和震机制等方面，探讨了金川矿区域应力场特征及其力源，地应力测量成果综合表明，金川矿区为一以水平残余构造应力的高地应力区，地应力场具有显的不均匀性、各向异性，地应力场的分布特征决定了矿区地下巷道的变形破坏规律。     

某铅锌矿采空区处理与卸压开采方案的数值模拟

为了经济、安全地处理某铅锌矿900 m水平以上的采空区并回收矿柱,同时避免深部开采时发生岩爆,提出了急倾斜矿体开采的采空区处理与卸压开采方法,并利用数值模拟软件ANSYS和FLAC~(3D)确定了此方法的施工参数,并对比了两个软件的计算结论.研究表明:ANSYS和FLAC~(3D)得出的结论基本一致;下盘脉外离采空区边缘10 m掘进巷道时,上盘脉外卸压施工巷道离采空区边缘的水平距离不超过20 m;隔断开采的深度不超过20 m;必须从上、下盘脉外巷道同时向采空区围岩实施V型松动爆破;可只在上盘巷道底板进行隔断开采.此采空区处理与卸压开采方法技术合理、经济可行、简便适用;它是一种采空区处理的联合法,适合地表允许岩体移动的急倾斜、厚度大矿体的采空区处理与卸压开采;它能够用工程爆破这一种手段实现采空区处理、应力向有利于安全生产的方向转移等多种目的.     

采动区建筑物地基、基础和结构协同作用模型

受采动影响建筑物的移动变形和附加应力分布规律十分复杂，与建筑物的长度、高度、建筑材料、结构、刚度、地基性质、地下开采情况、建筑物所处的位置等多种因素有关．本综合采用矿山开采沉陷学、矿山岩体力学、数理科学等多学科的知识，建立了采动区建筑物地基、基础与结构协同作用力学模型．该模型可以计算采动区建筑物移动变形和各种附加内力，并采用可视化VB语言编制了相应的计算程序，通过计算示例进行了验证，为今后采动区建筑物的保护和设计提供了理论基础和计算工具．