黄土沟壑地形下相邻采空区对地表移动变形影响研究

针对黄土沟壑地形下回采工作面在相邻采空区影响下地表移动变形进行研究,基于矿区实测数据,结合FLAC^3D数值模拟软件进行三维分析。结果如下：单一工作面开采地表最大下沉值为1 168.95 mm;受采空区影响工作面开采地表最大下沉值为2 422.07 mm,与实际监测值相比,数值模拟值相对监测值相差不大;回采工作面受采空区影响,采空区侧应力要大于回采侧应力,地表下沉盆地偏向采空区一侧;工作面回采导致的移动变形受地表地形影响较大,位于沟壑地形边坡位置地表发生滑移,移动变形量比坡顶要大。     

布尔台矿采空区下开采的地表移动规律初探

为研究采空区下浅埋厚煤层综放开采对地表影响,对布尔台42105工作面开采进行地表移动观测,得出了该区条件下综放开采的地表移动规律。结果表明,采空区下工作面回采引起的地表下沉变形有如下特点:随着工作面的推进,地表下沉启动后下沉速度快,达到最大下沉值需要时间短,而后趋于稳定;地表移动和变形值较大,并进一步实测和计算得出地表最大下沉值2740mm、边界角57.45°、超前影响距249m、超前影响角60.4°和最大下沉速度滞后角76°。运用概率积分法分析得出42105工作面地表沉降模型相应参数,为预测相似条件下地表沉降和相应控制措施提供了范例。     

深部小煤柱沿空布置工作面高强度开采下的防冲管控

为了确保纳林河二号煤矿深部小煤柱沿空布置工作面的安全高效回采,通过深入分析3^-1煤层上覆岩层关键层结构、见方期间采场出现的高静载、强动载冲击要素后,重点采用地表沉降手段对控制地表沉降的主关键层7的破断问题进行观测,同时采用微震监测系统对控制临空顺槽的近距离的亚关键层1和亚关键层2的破断事件进行监测,形成了“高位防震、低位消冲”的冲击风险管控模式。在10刀/d的高强度开采工程背景下,“高位防震”管控中发现了最大下沉值的移动速度V_ΔH-max和最大下沉速率的移动速度V_V-max两项关键指标与工作面回采速度基本一致,消除了高位矿震风险。“低位消冲”中发现了近距离岩层破断基本呈现“能频同步”的现象,确保了顶板岩层能量处于均衡平稳的释放状态,为今后类似条件下的冲击地压回采工作面煤矿采空区矿震、冲击风险管控、产能调控提供了一条新的路径。     

补连塔矿复杂条件下大采高开采地表沉陷实测

为研究补连塔矿浅埋深近距离煤层不同条件下(长壁采空区、煤柱区和旺采区下),大采高支架一次采全高工作面开采的地表移动规律,采用建立地表移动观测站对补连塔煤矿32301工作面地表沉陷进行了实测分析,结果表明:补连塔矿32301大采高支架一次采全高工作面开采引起的长壁采空区、煤柱区地表移动特征分区明显;长壁采空区的最大下沉速度比煤柱区大,最大下沉速度滞后距比煤柱区小.长壁采空区和煤柱区的下沉系数分别为0.78和0.51;长壁采空区的最大下沉速度为490 mm/d,最大下沉速度滞后距为61 m;煤柱区的最大下沉速度为234 mm/d,最大下沉速度滞后距为80 m.     

综放与综采开采条件下地表移动规律对比分析

基于实测地表移动观测站岩移数据,对综放和综采开采条件下地表移动变形规律、静态角量参数、动态角量参数及地表下沉速度等地表移动特性对比分析,得出:综放工作面地表危险移动范围、地表最大下沉速度、地表移动边界角和最大速度滞后角大于传统分层综采工作面,而地表移动盆地范围明显小于综采工作面,综采条件下地表下沉更为剧烈,地表移动变形更为集中。研究成果对开展"三下"采煤技术和维护经济社会的稳定具有重要意义。     

相邻采空区影响下厚黄土矿区采煤沉陷规律研究

为研究相邻采空区厚黄土层采煤地表移动变形规律,以燕家河煤矿8211工作面地表移动变形实测数据为基础,分析研究了静态和动态地表沉陷变形特征、移动角参数、动态参数和预计参数。结果表明:由于相邻采空区残余变形和厚黄土层荷载作用,地表下沉量大,移动影响范围广,最大下沉速度系数为1.638,最大下沉速度为31.8mm/d。在地表移动持续时间中,活跃阶段约占总时间的38.7%,地表沉陷量约占最大下沉量的95.9%,受厚黄土层影响,衰退阶段持续时间较长;工作面启动距为100m;工作面最大下沉速度滞后距为224.3m,滞后角为67°46′;走向和倾向拐点偏移距分别为-92.5m和197.2m。     

深部极不充分采动条件下地表移动特征观测分析

为了提高深部条带开采的生产效率,更好地保护地表形态及建筑物,利用鹤煤九矿深部25采区开掘一个工作面后的观测数据,分析总结出深部极不充分开采条件下地表移动特征的主要结论如下:地表下沉值很小,而全采情况下的最大下沉值是极不充分采动条件下近10倍;地表移动影响范围和全采情况下相差不大,地表下沉盆地十分平缓;地表下沉盆地的拐点一般偏向煤柱一侧,而不是采空区一侧,地表水平压缩变形的范围将延伸到采空区的外侧;时间影响因素表现在地表移动活跃期不存在(下沉速度不大于50mm/月)、地表移动期推迟、不存在超前影响角等。该基本规律适用于类似地质条件下的深部开采矿井,对以后进行深部"三下"压煤开采设计具有指导作用。     

羊场湾煤矿130201工作面地表沉陷规律研究

为研究揭示西部深埋厚倾斜煤层开采地表移动变形规律,以羊场湾煤矿130201工作面为研究对象,通过地表移动观测获取了地表移动变形参数,采用综合分析的方法揭示了地表移动变形规律。结果表明：130201工作面回采后走向方向地表达到充分采动,地表最大下沉值3 033.67 mm,最大下沉系数为0.73;地表水平移动变形集中于工作面边界偏采空区位置,煤层倾斜导致上山边界最大地表水平移动量大于下山边界;地表移动分为“启动”、“活跃”以及“衰减”3个阶段,活跃阶段持续时长162 d,完成了总下沉量的95.8%,地表最大下沉速度滞后角和超前影响角分别为73°和46.5°,研究成果可为羊场湾煤矿开采保安煤柱留设、地表移动预计和安全绿色开采提供参考。     

工作面停采后地表下沉规律研究

随着矿业城市和矿区建设步伐的加快,建设用地紧张的问题日益突出,不可避免地将利用废弃采空区塌陷地进行建筑和兴建各种交通、电力通讯设施。老采空区上方建筑的关键因素是老采空区的残余移动量大小。通过多个矿区地表移动资料的分析得到工作面停采后地表下沉和下沉速度的规律,结合采空区上覆岩体应力应变变化规律,分析了停采后地表下沉速度变化的机理,分别建立不同阶段预计模型对工作面停采后下沉速度和下沉值进行预计,为老采空区残余移动变形预测提供了基础。     

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。     

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。     

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。     

矸石充填采煤技术及矿压显现研究

鄂庄煤矿1202工作面煤层平均埋深250 m,为保护地表构筑物,开展"绿色开采、以矸换煤"工程,采用矸石充填采煤工艺对工作面进行回采。观测分析充填工艺及回采期间巷道矿压及地表移动可知,工作面充填后,矿压明显降低,有利于沿空巷道维护;地表最大下沉值为240mm,有效的控制了地表移动变形。     

厚松散层下多工作面回采对地表沉降的影响研究

为了研究厚松散层矿区多工作面回采对地表沉降的影响,以涵盖红岭煤矿四个工作面地表移动观测数据为基础,主要研究厚松散层下倾向采动程度对地表沉降特征、地表下沉率、主要影响角正切以及拐点偏移距的影响。结果表明,在厚松散层矿区,随着回采工作面采空区数目的不断增加,当倾向采动程度由极不充分采动过渡到非充分采动时,地表下沉率由0.21猛增到0.45,增大近114.3%,之后随着回采工作面采空区数目的继续增加,地表下沉率增加缓慢,并最终稳定于一定值;随着多工作面连续回采,下沉盆地倾向主要影响角正切递增速度明显快于走向主要影响角正切,但最终稳定值偏小,分别稳定于2.6和2.7,最后分别拟合出了倾向采动程度与地表下沉率及主要影响角正切的经验公式。     

不同回采方式下地表沉陷特征UDEC数值分析

利用UDEC分析了综采和分层开采工作面不同进尺下地表沉陷特征。研究结果表明:下分层开采工作面与综采工作面地表下沉变化趋势基本一致,极值处于采空区的中部偏后位置,但下分层工作面最大下沉值增大约30.9%,下沉系数降低约11.5%;综采工作面下沉速度极值随工作面进尺增加而增大,并向推采方向偏移,而下分层工作面下沉速度极值相对降低;下分层开采工作面比综采工作面的地表水平移动更为剧烈和波动,水平移动正、负极值分别增大约45.2%和63.6%;综采工作面采动影响范围大于分层开采工作面,分层开采工作面下分层开采超前影响角较综采工作面降低约4.38%,边界角降低约1.43%。     

季节对浅埋深厚煤层采空区垂直漏风的影响研究

针对浅埋煤层综放面回采后引起地表漏风这一难题,在生辉煤业20100工作面利用示踪气体法研究季节变换时地表的漏风规律,分析不同季节时,采空区和对应地表的温度、压强及漏风速率情况。现场实测结果发现：夏天时,工作面对应地表的温度与采空区温度差值最小,仅为1.0℃;冬天时,工作面对应地表的温度与采空区的温度差值最大,采空区温度都超过20℃,而地表处于0℃以下,二者温度的最大差值达到38.1℃;夏天和冬天释放SF₆气体6个区域中采空区和对应地表气压的最大压差分别为21.95 hPa和41.68 hPa;春秋两季的采空区和对应地表气压的差值几乎相同,呈现相同的变化规律;春、秋两季时的漏风速率变化规律大致相同,差异性不明显;夏天时地表具有较小的漏风速率,最大平均值为6.923 m/min;冬天的漏风速率最大,最大平均值为8.294 m/min.根据不同季节的变化特点采取防治漏风措施,确保20100工作面正常生产。     

厚冲积层下开采地表动态移动规律及预计研究

为了研究厚松散层下开采地表动态沉降规律,以实测资料为基础,分析了地表动态移动参数随工作面回采的演化规律.结果表明:地表超前移动影响距和地表最大下沉速度及其滞后距随工作面开采距离的增加而增大;当工作面推进至350 m时,三个参数值增幅减小,并最终分别稳定于225 m、34.5 mm/d及124 m;此后,地表下沉速度曲线...     

厚松散层煤层开采地表动态移动变形特征研究

为控制地表沉陷保护地表建筑物,以赵固一矿11011工作面的地表移动变形的实测数据为基础,分析研究了厚松散层条件开采下,地表下沉曲线的动态变化、地表最大下沉速度、地表移动变形持续时间及最大下沉速度滞后情况。结果表明:由于上覆厚松散层土体结构松散、几乎无承载能力,地表下沉量变化较大,地表下沉速度较大,最大值为24.5 mm/d、下沉剧烈且地表下沉的范围增加较明显,在充分采动的情况下,预计其地表下沉系数大于1。在地表移动持续时间中,活跃阶段约占总时间的53.4%,而下沉量占总下沉量的91.3%,因厚松散层土体固结的原因引起的衰退阶段虽然下沉量小但持续时间较长;工作面最大下沉速度滞后距为182 m。上述结果表明厚松散层地区煤层开采,地表呈现受采动影响敏感、下沉速度大、下沉剧烈、下沉系数大和地表移动衰退时间长等特征。     

厚松散层矿区综放开采地表移动变形规律

以鑫龙煤矿首采工作面1501综放工作面地表移动观测数据为基础,研究了厚松散层地质采矿条件下综放开采对地表移动变形相关静态及动态参数的影响。结果表明:相较于一般采矿地质条件,在厚松散层下综放开采引起的地表下沉系数、水平移动系数及最大下沉速度系数偏大,分别为0.86、0.75和17.53;地表移动活跃期及衰退期较长,所占总移动时间的比值分别为58.0%和37.2%,阶段下沉量占总下沉量的比值分别为97.6%和2.0%,表明厚松散层下综放开采,地表将较长时间处于移动剧烈期且地表稳定所需时间较长。     

浅埋深综放开采下地表沉陷实测规律研究

为揭示浅埋综放开采条件下地表沉陷规律和为工业广场建(构)筑物附近工作面安全开采提供依据,在阳湾沟煤矿6204工作面上方设置地表移动观测站进行观测研究。结果表明:浅埋综放开采条件下地表沉陷规律总体符合一般沉陷规律,但地表移动变形主要集中在采空区上方,且伴随永久裂缝;工作面推进过程中,地表移动和变形总体上是连续渐变的,但在地表下沉某个过程存在突变现象,下沉增加很快;地表移动活跃期下沉量集中,占全部下沉量的94%。