浅埋近水平煤层采场覆岩压力拱结构特性及演化机制分析

通过分析浅埋近水平煤层开采覆岩结构及破坏的特点,在压力拱和关键层理论的基础上建立了浅埋近水平煤层采场覆岩压力拱结构模型;认为该压力拱结构在工作面长度和推进方向上具有左右对称特征,压力拱发育至关键层后若关键层破断则基于破断位置重新起拱,若不破断则拱顶位于关键层附近,该压力拱结构模型能较好描述浅埋近水平煤层开采覆岩破坏形态。基于上述模型,分析了压力拱结构层和覆岩破坏区演化的突发性和阶段性特点,推导出了结构层压力拱轴线方程和覆岩破坏范围计算判据,分析了压力拱的极限变形量,给出关键层破断对压力拱发育影响的分析计算方法;通过对大柳塔矿52505工作面采场覆岩数值及理论分析,关键层破断后没有形成完整压力拱结构,导致地表出现塌陷。     

基于Bertalanffy时间函数的地表动态沉陷预测模型

常规地表沉陷预计是对工作面回采结束、地表沉陷稳定后最终的静态移动变形预计;当涉及建(构)筑物下保护性开采与地面建(构)筑物加固及动态纠偏治理时,需要掌握该地质采矿条件下的地表动态移动变形规律,同时能够解决区域性变采高条件下的地表动态沉陷预计问题。首先对常见Knothe,Logistic,Weibull、分段Knothe、幂函数-Knothe与双曲线等时间函数的曲线形态、各时间段的地表动态下沉、下沉速度与下沉加速度进行了优缺点和适用性分析;其次基于东坡煤矿地表移动变形实测数据,针对特厚煤层综放开采条件下地表移动变形的特殊性,引入Bertalanffy时间函数,并基于此函数改进Bertalanffy三参时间函数;分析了各参数对改进Bertalanffy三参时间函数的影响规律,研究了各参数的物理意义以及与地质采矿条件的内在联系规律;最后将该函数用于平朔井工一矿特厚煤层综放开采条件下的地表动态下沉预计,并进行了拟合优度分析和现场应用效果检验。结果表明:基于改进Bertalanffy三参时间函数的各参数物理意义与地质采矿条件具有内在联系;该地表动态沉陷预计模型可塑性强、有着较好地预测精度和应用广...     

韩家湾煤矿浅埋近距离煤层群覆岩破坏规律研究

为研究浅埋深、近距离煤层群条件下的覆岩破坏规律,以韩家湾煤矿214201工作面为背景,开展了覆岩地面钻孔、漏失量观测法实测、相似材料模拟研究工作。经对实测数据整理,分析了该地质采矿条件下的覆岩破坏特征,覆岩"两带"发育高度、岩层破断角等。实测得到仅采3^-1煤非充分采动的垮采比为6.5、仅采4^-2煤垮采比为7.3;相似材料模拟顺序开采2^-2煤垮采比为6.0,3^-1煤垮采比为6.8,4^-2煤垮采比为5.8;2^-2煤岩层破断角为59.5°～69°,3^-1煤岩层破断角为66°～71°,4^-2煤岩层破断角为57°～68°;2^-2煤初次来压步距45m,周期来压步距为11～17m; 4^-2煤初次来压步距为63m,周期来压步距为13～21m。研究表明:韩家湾煤矿浅埋深、近距离煤层群开采条件下,上覆岩层只发育有"两带",下部煤层垮采比降低、上煤层垮采比升高,下部岩层破断角降低、周期来压步...     

松软砂岩下开采地表移动变形规律研究

新疆沙吉海煤矿上覆岩层以砂岩类为主,属软弱岩层.为了研究其地表移动变形规律,获取岩移参数,在该地区某矿首采工作面布置地表移动观测站.实测数据表明,在该工作面的开采、地质条件下,工作面倾向方向未能达到充分采动,最大下沉1945 mm,最大水平移动784 mm.地表变形集中在采区上方,移动角明显比边界角小.     

水体下开采采动影响分析及堤坝加固技术

针对铁北煤矿开采Ⅱ_3b煤层后可能导致新开河河道沉陷,引起河水倒流、防洪堤坝失稳等一系列问题,根据已有地质资料及开采条件进行研究分析,对铁北煤矿Ⅱ_3b煤层覆岩破坏高度和导水裂缝带高度进行计算,确定开采期间形成的导水裂缝带不会成为工作面充水通道。通过对采动引起的地表移动变形情况进行预计分析并统计新开河堤坝的移动变形值,结果表明,铁北煤矿采后会造成新开河河道及东、西大堤沉陷变形严重,基本不具备防洪性能及水系连通性能,需对堤坝进行与开采同步的加固处理,并提出具体加固治理措施。     

梧桐庄矿铁路桥涵的采动变形特征分析

铁路桥涵的保护是铁路下采煤的难点.文中结合梧桐庄矿矿区铁路下采煤设计,分析了采动引起的地表下沉、倾斜、水平移动、水平变形影响桥涵变形的特征,预测了该矿二、三采区开采各桥梁和涵洞的变形;分析了桥涵所受影响情况;提出了防护措施;为矿区铁路下采煤的安全实施提供了依据.     

保护煤柱开采期间矿区铁路维护设计模式

建立了一种在保护煤柱开采期间矿区铁路维护设计模式,通过提出"移动变形曲线"图示法,将开采沉陷动态预计结果转化为铁路维护的时间、范围及工作量大小,并以梧桐庄矿铁路下采煤实践为例介绍了本模式的应用。     

基于关键层理论的地表偏态下沉影响因素分析

将工作面上覆岩层分为关键层下部软弱岩层、关键层、松散层3部分,根据关键层理论建立了地表偏态下沉模型。通过引入地表下沉偏态程度分析了各种因素对地表偏态下沉的影响并利用数值模拟分析了松散层厚度对地表偏态下沉的作用。研究结果表明:(1)关键层下部岩层碎胀系数越小,偏态程度越明显;关键层距煤层顶板高度越小,偏态程度越明显;煤层厚度越大,偏态程度越明显;当采空区长度达到一定值后,偏态程度不随采空区长度的增加发生改变;关键块平均长度越大,偏态程度越明显;松散层厚度越大,偏态程度越明显。(2)松散层厚度的增加只可以使地表下沉具有连续性,但不会抵消地表下沉的偏态程度。