大埋深煤层开采地表最大下沉值计算方法

为研究大埋深煤层开采的地表沉陷规律,基于关键层理论和弹性薄板小挠度弯曲理论,建立了大埋深煤层开采地表最大下沉值的力学计算模型,提出了一种计算地表最大下沉值的方法,认为大埋深煤层开采覆岩、地表沉陷特性与浅部开采有所差异,其地表最大下沉值应为弯曲下沉带下部岩层(即覆岩主关键层以下岩层)的最大挠度值与其下部垮落带、裂隙带的压缩沉降值之和。工程实例计算结果表明:该方法的计算结果与实测值相近,对于预计大埋深煤层开采引起的地表最大下沉值有一定的参考价值。     

黄土覆岩浅埋深大采高矿区沉陷数值模拟

为了研究黄土矿区浅埋深、大采高煤层在长壁开采条件下地表沉陷规律,以陕北榆林大柳塔煤矿某工作面为研究对象,在理论分析的基础上,运用UDEC4.0数值模拟软件进行地表沉陷规律研究,模拟结果与实测值相差较小并得出了下沉系数、主要影响角、地表沉陷盆地范围、地面倾斜及曲率等参数的大小,进而揭示大柳塔煤矿2-2煤层覆岩变形和地表沉陷规律。     

浅埋深煤层开采沉陷预测方法应用及研究

煤炭资源开采引起的地表沉陷问题一直是绿色开采亟待解决的关键技术问题之一。为了弄清近浅埋条件下工作面回采覆岩垮断及地表沉陷规律,以店坪煤矿5号煤层开采面临的实际问题为研究背景,采用理论计算、数值模拟与现场实测相结合的方法,对5-210工作面回采条件下地表沉陷规律及其对地表保护区内建筑物的影响进行研究。基于采空区岩体应力-碎胀系数关系和开采沉陷基本原理,建立了地表下沉移动轨迹模型,理论预测工作面开采后的地表下沉规律,其最大下沉量为2.604 m。利用FLAC~(3D)数值模拟软件,建立了工作面回采地表沉陷数值计算模型,并利用Tecplot软件进行模拟结果的后期处理,模拟得出的地表沉陷最大值为2.78 m,最大下沉位于工作面中心位置。依据地表沉陷控制基准,利用几何关系计算得出地表沉陷影响范围及工作面布置的合理边界,将5-210工作面布置在+830 m水平南翼,西与830南翼运输巷相通,东至井田边界。并对回采期间地表运移沉陷规律进行了现场实测,利用GPS接收机进行RTK实时动态观测收集数据,监测结果显示,地表最大下沉量2.69 m,采空区地表沉陷区域没有影响工业广场上的建筑物的安全。基于理论计算和数值模拟相结合的方法,设计了5-210工作面合理位置和空间布局,取得了良好的实践效果,为类似地质条件的采空区地表沉陷预测提供了可靠的依据。     

风积沙矿区开采沉陷影响因素研究

以补连塔风积沙矿区12407工作面为研究背景,采用层次分析法,从开采因素和地质因素2个方面选取了9个指标作为开采沉陷的影响因子,建立了风积沙矿区开采沉陷影响因素分析模型。在此基础上构造了5个具有不同松散层厚度、基岩厚度、沙基比和覆岩综合普氏硬度的数值实验模型,进行了数值分析。研究表明,采深保持不变时,松散层厚度和沙基比与地表最大下沉值正相关,基岩厚度和覆岩综合普氏硬度与地表最大下沉值负相关。     

中深埋煤层多工作面开采地表沉陷特征研究

为研究中深埋煤层多工作面开采的地表沉陷特征，采用FLAC3D模拟小保当一号井112201工作面及两侧相邻工作面先后开采的覆岩破坏、应力变化和地表移动特征。研究表明：112201工作面单独开采，覆岩塑性破坏表现为中间低、两侧高的“凹”形，覆岩最大破坏高度达165m, 112202工作面的开采使老采空区覆岩二次破坏高度增大6.67%,112207工作面开采使老采空区覆岩三次破坏高度增大10.91%;相邻工作面的开采使112201工作面覆岩应力变化经历“稳定—打破—初步稳定—二次打破—再稳定—三次打破—终稳定”的复杂过程；112201工作面开采形成的地表移动盆地范围受相邻两侧工作面开采的影响而变大，且沉陷中心向两侧扩大，相邻工作面的沉陷中心则偏向112201工作面老采空区一侧；岩移观测资料显示，单工作面倾向地表下沉曲线表现为“V”形，相邻工作面的开采使其地表最大下沉量增大了6.08%,地表下沉曲线最终表现为“W”形。     

综放开采作用下地表影响范围及煤柱留设参数研究

基于概率积分法和计算机分析软件,将开采沉陷预测方法应用于综采放顶煤开采中,研究了地表下沉盆地的形成过程,探讨覆岩移动规律并提出了开采沉陷对地表的影响方式。基于数值模拟方法对88301工作面开采沉陷影响进行分析,利用FLAC3D软件对岩层状态进行分析和处理,对综放采场覆岩的受力破坏过程进行了模拟,直观反映出开采沉陷对岩层与地表影响程度及范围。通过与地表观测数据实际情况的对比分析,验证分析结果的适用性,研究结果对综放采场岩层控制有参考价值。     

厚黄土层下采动地表沉陷规律研究

为研究辛置煤矿厚黄土层下采动地表沉陷规律,采用现场实测、理论分析和UDEC~(2D)离散元数值模拟相结合的方法,分析了地表沉陷的基本特征,构建了基于坐标变换的倾向地表下沉和水平移动拟合函数模型,确定了地表沉陷的角量参数和预计参数,论证了数值模拟力学参数的可靠性,并进一步讨论了地质采矿条件对地表下沉率和最大下沉角的影响。研究表明:①该矿前期条带开采地表下沉量很小,间隔煤柱回收后地表沉陷量显著增大,实测地表最大下沉量为1 537 mm,最大下沉角为79°,下沉系数为0.74;②采动程度与地表下沉率服从Boltzmann函数关系,与最大下沉角服从负指数函数关系;③黄基比与地表下沉率和最大下沉角的关系可用双指数函数进行表达。     

新近系煤层开采沉陷与覆岩移动规律研究

新近系煤层开采沉陷及覆岩移动规律国内研究较少,依兰第三煤矿开采新近系近距离煤层群、顶底板岩性偏软、采深较大,为研究该条件下地表沉陷及覆岩破坏规律,首先通过钻探进一步查明地层构成,并对岩芯进行物理力学试验,计算得出覆岩综合评价系数P,求得地表沉陷预计参数;其次采用相似材料模拟试验,模拟研究了多煤层开采过程中的覆岩破坏与地表移动变形特征。     

煤柱群下重复开采覆岩与地表沉陷数值模拟实验

为研究煤柱群下重复开采覆岩与地表移动变形规律并揭示其形成机理,以某矿8104工作面地质采矿条件为工程背景,采用有限差分程序FLAC3D建立了其三维地质采矿模型,分别开展了2种情况下(采用刀柱式采煤方法仅开采上层煤和在煤柱群下进行重复开采)覆岩与地表沉陷数值模拟实验。结果表明:仅开采侏罗纪煤层时,覆岩与地表不会发生明显沉陷;在煤柱群下重复开采时,覆岩破坏形成"四带"发育特征,即由下往上依次为垮落带、断裂带、弯曲带和切冒带;研究区地表下沉系数小、下沉盆地范围较大以及地表沉陷容易形成非连续移动变形。     

“条采留巷充填法”绿色协调开采技术

为减轻高强度开采对我国西北地区地表及生态环境的破坏,结合条带开采与充填开采的优势,提出了一种“条采留巷充填法”部分充填的协调开采方法。采用理论分析与相似模拟相结合的研究方法,给出了条带开采的采留宽、沿空留巷的巷旁充填宽度和充填率的确定原则,分析了巷旁充填体提升条带煤柱稳定性的作用原理及置换煤柱开采的覆岩稳定性。以哈拉沟煤矿22407工作面地质条件为工程背景,确定了合理的工艺参数并进行了数值模拟研究。结果表明:在开采尺寸达到充分采动后,覆岩中的亚关键层4最大下沉量为12 mm,可推知地表基本不出现下沉,取得了良好的地表沉陷控制效果。该技术为降低充填成本,保护地表生态环境提供借鉴。     

矿山覆岩力学参数的三维位移反演方法研究

力学参数的确定是岩土工程数值计算中的关键问题,三维反演方法所获得参数比二维方法准确,但存在计算工作量大,传统优化方法难以寻优等问题。为此,结合开采沉陷计算中力学参数反演的特点,应用神经网络技术实现了覆岩力学参数的三维位移反演。     

覆岩离层注浆开采地表下沉预计

本文应用矿山开采沉陷与弹性薄板理论，提出了覆岩离层注浆开采地表下沉预测模型，并对模型参数给出了具体的估计方法。为预测覆岩离层注浆开采地表下沉提供了理论依据。     

覆岩离层注浆开采地表下沉预计

本文应用矿山开采沉陷与弹性薄板理论，提出了覆岩离层注浆开采地表下沉预测模型，并对模型参数给出了具体的估计方法。为预测覆岩离层注浆开采地表下沉提供了理论依据。     

开采沉陷力学的研究与发展

描述了采场开采后的周围岩体内的应力重新分布，采场顶板及其覆岩的受力、沉降、垮落破坏的过程，进而论述了开采沉陷力学的研究就是开采沉陷变形与采场矿山压力的结合研究。介绍了以黏弹性基础梁建立的地表下沉公式，指出了采用数值模拟、室内模型与现场实测相结合的方法，利用非线性大变形力学研究建筑物受开采沉陷破坏的力学机理。     

长壁全部充填与条带充填开采沉陷控制效果对比

为了研究不同充填开采方法对地表沉陷的控制作用,采用理论分析和数值模拟方法对比了长壁全部充填和条带充填开采的地表沉陷规律,并对二者差异及原因进行了分析,研究结果表明:在充填率相同的条件下,采用长壁条带充填开采能够形成若干个间隔支撑顶板的"条带充填体",限制顶板和覆岩的下沉量,保证覆岩关键层结构不破坏,使得地表沉陷可控;而采用长壁全部充填开采,充填体被平均分配到整个采空区,导致空顶高度增加、顶板和覆岩的下沉量变大,造成覆岩关键层结构发生破坏、地表下沉加剧,因而沉陷控制效果较条带充填明显变差;在控制相同的地表沉陷效果时,长壁条带充填的充填率较长壁全部充填明显降低;说明一定充填率条件下长壁条带充填开采对地表沉陷的控制效果比长壁全部充填开采更好。     

曹家滩煤矿首采工作面地表移动规律分析

首采工作面的地表岩移参数可以为后续的安全回采提供理论指导,对覆岩中含水层、地表建(构)筑物的保护同样具有重要作用。为了对后期开采提供技术保障,曹家滩煤矿开展了首采工作面地表移动规律分析。结合首采工作面地表移动观测站监测数据,分析不同走向和倾向的下沉、水平移动曲线;基于UDEC数值模拟软件,建立数值模拟模型,探究地表裂缝发育移动规律;并采用物理模拟方法对工作面10次周期来压的覆岩移动规律分析。结果表明,地表的下沉只出现在采空区上部及附近一定范围内,且其下沉呈对称分布;地表下沉在第7次来压后就趋于稳定,最大下沉量为4.21 m,倾向模型的最大下沉量为3.36 m;物理模拟方法得出和数值模拟类似的规律,与实测结果一致。     

采动覆岩与地表下沉关系模型及离层量估算方法

地下开采可能导致地表沉陷、基础设施损毁、土地破坏或地面积水等,进而诱发生态环境恶化。而采空区固体充填和覆岩离层注浆是控制岩层移动,减小采动损害的有效技术手段。传统的覆岩离层注浆往往采用关键层理论、数值模拟、相似材料模型实验和理论分析手段,因涉及的物理力学参数多、边界条件限制等,计算过程复杂,仅能给出离层层位,难以定量确定离层量。开采沉陷研究表明,采动覆岩与地表移动方向指向采空中心,移动边界可以简化为线性边界,基于下沉盆地主断面上地表下沉与任一覆岩下沉的面积相等和煤系地层的层状特征,构建了采动覆岩与地表下沉的关系模型,较好地反映了覆岩与地表下沉随边界角、工作面宽度、开采深度的发展演化规律。采动覆岩与地表下沉比值随埋藏深度增加而增大,反映了采动下沉效应从顶板向覆岩、地表的传递规律;随着宽深比的增加,同一层位岩层下沉与地表下沉比值减小,地表下沉增大;当边界角减小时,地表下沉范围增大,地表下沉值减小。结合钻孔揭示的覆岩结构与组合,可以逐层计算上覆岩层和地表的下沉值,利用两相邻岩层下沉的非一致性,可以确定各岩层间的离层量,通过计算导水裂隙带高度,剔除导水裂隙带内无法形成封闭充填空间的无效离层,进...     

特厚煤层重复开采覆岩与地表移动变形规律研究

为研究大同矿区特厚煤层重复开采覆岩与地表沉陷问题,以塔山煤矿8103和8104工作面的地质采矿条件为工程背景,沿倾向主断面建立了二维相似材料模型。反演分析了仅开采上覆侏罗系煤层时覆岩沉陷规律、两煤层重复开采时覆岩沉陷规律、离层发育规律、煤柱群垮塌规律以及地表塌陷规律,揭示了该地质采矿条件下覆岩与地表沉陷机理。研究结果表明：采用刀柱式采煤法开采侏罗系煤层,上覆岩层未发生显著的破坏和变形;在特厚煤层重复采动影响下,覆岩以一定的角度向上垮落和裂隙发育,当侏罗系煤层采空区受到下组煤开采扰动时,采空区中煤柱群受扰损伤,支撑能力降低,导致其上覆岩层沉陷加剧,在弯曲下沉带上方形成新的导水裂缝带,覆岩沉陷呈现“四带”发育特征。结合实测数据,分析了工作面沿倾向方向地表移动变形规律,基于Origin 8.0平台和概率积分法进行了二次开发,对倾向观测线上山方向实测下沉数据进行了拟合求参,获取了部分概率积分预测参数。研究结果可对大同矿区开采沉陷治理工程提供参考。     

厚松散层开采条件下概率积分法参数的求取

松散层厚度对地表移动规律有重要影响,厚松散层对地表下沉的影响与薄松散层开采条件下的地表下沉差别较大。某矿因松散层较厚且受到开采衔接影响,多年来未取得充分采动开采条件下地表移动相关参数,影响了该矿"三下"开采方案设计的决策。在地表观测数据的基础上,运用正交设计试验,采用离散元数值模拟方法,以地表最大下沉值为反演指标,反演岩体力学参数,以弥补实验室测得岩石试件力学参数与现场差别较大的不足。根据反演结果,模拟该矿初次采动和重复采动条件下地表移动结果,从而求取地表移动概率积分法参数。     

特厚煤层重复开采覆岩与地表移动变形规律研究

为研究大同矿区特厚煤层重复开采覆岩与地表沉陷问题,以塔山煤矿8103和8104工作面的地质采矿条件为工程背景,沿倾向主断面建立了二维相似材料模型。反演分析了仅开采上覆侏罗系煤层时覆岩沉陷规律、两煤层重复开采时覆岩沉陷规律、离层发育规律、煤柱群垮塌规律以及地表塌陷规律,揭示了该地质采矿条件下覆岩与地表沉陷机理。研究结果表明:采用刀柱式采煤法开采侏罗系煤层,上覆岩层未发生显著的破坏和变形;在特厚煤层重复采动影响下,覆岩以一定的角度向上垮落和裂隙发育,当侏罗系煤层采空区受到下组煤开采扰动时,采空区中煤柱群受扰损伤,支撑能力降低,导致其上覆岩层沉陷加剧,在弯曲下沉带上方形成新的导水裂缝带,覆岩沉陷呈现“四带”发育特征。结合实测数据,分析了工作面沿倾向方向地表移动变形规律,基于Origin 8.0平台和概率积分法进行了二次开发,对倾向观测线上山方向实测下沉数据进行了拟合求参,获取了部分概率积分预测参数。研究结果可对大同矿区开采沉陷治理工程提供参考。