天然气管道建设场地房采采空区稳定性评价方法

为了准确评估天然气管道建设场地房柱式开采工艺遗留采空区的稳定性,在分析采空区地质条件的基础上,根据有关规范要求,完成了开采沉陷区地表残余影响的移动变形计算、覆岩破坏高度与建设工程影响深度的安全性分析、煤柱的长期稳定性分析。综合分析结果表明,天然气管道建设场地房采采空区不稳定。论文还提出了处理不稳定采空区的措施建议,可为房柱式开采工艺遗留的采空区地表建设提供参考。     

不均匀上覆荷载对露天矿采空区沉陷的影响规律研究

为了研究不均匀上覆载荷对露天矿采空区沉陷的影响规律,基于开采沉陷理论与技术,建立采空区沉陷模型,通过Rhino-FLAC~(3D)建模进行数值模拟,分析了排土场堆载过程中产生的不均匀载荷对采空区、不同外排土场形状对采空区的地表沉陷过程中的应力分布形态及变形规律,总结分析了露天矿排土场下覆采空区沉陷的影响规律。研究结果表明:随着排土场连续堆载高度加大,采空区上覆不均匀载荷随之增大,地表下沉位移量不断增大,竖直方向的压应力随埋深增加到最大值后递减为零后变为拉剪应力;采空区水平距离排土场300 m以上,排土场的堆载对采空区变形影响较小;采空区最顶部未堆载排弃物,地表沉降量约为采空区顶板累计沉降量的2倍;方形排土场下的地表下沉位移量比圆形排土场的大,2种排土场结构下的采空区长度上的下沉位移曲线呈V型对称,应力位移曲线呈M型,圆形排土场对下伏岩层中采空区变形影响更小,更有利于露天矿排土场的稳定性。     

黄土沟谷区浅埋煤层开采斜坡变形破坏机理

为了分析浅埋煤层开采条件下黄土沟谷两侧斜坡的变形破坏机理,基于隆安煤矿深岩沟区域煤层开采地质条件,采用三维数值模拟计算以及理论分析相结合的研究方法,研究了煤层开采后上覆岩土体的应力分布规律、两侧坡体位移分布规律、变形破坏特征以及失稳破坏过程等。结果表明：沟谷两侧斜坡位移以竖直方向为主,水平方向位移均指向采空区中心。斜坡根据变形特征可分为4个变形区：采空区上方一定高度范围内的覆岩冒落塌陷区|采空区中部的松散土体弯曲沉陷区|松散土体弯曲沉陷区和地表移动边界之间的拉裂-倾倒区|地表移动边界之外的未影响区。斜坡的失稳破坏过程可以分为4个阶段：中部沉陷—两侧及后缘拉裂—剪切变形—失稳破坏。研究成果可以为黄土沟谷区域地质灾害评价、采动边坡变形破坏预测以及地表保护提供借鉴。     

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。     

采空区地表沉陷规律的研究

以"太平煤矿采空区地表沉陷规律研究"项目为依托,以开采沉陷等理论为基础,对采空区地表沉陷规律作了一些研究,对太平煤矿似膏体充填开采引起的地表沉陷进行了分析预计,获得了太平煤矿井下开采引起的地表移动的基本特征和地表变形的相关参数,揭示了地表移动及变形的规律,研究成果对太平矿今后的充填开采实践具有一定的参考价值。     

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。     

开采沉陷地表移动变形影响因素分析

为探讨采场煤炭资源回采后采空区上方地表移动变形规律,采用理论分析,对开采沉陷地表移动变形机理进行研究,得到了岩层移动形式、地表变形特征和影响因素。研究结果可以为采空区地表稳定性研究提供理论依据与应用指导。     

地表沉陷预计模型及应用研究

针对采空区沉陷对地面建筑物产生破坏的问题,进行了地表沉陷预计的研究。通过对采空区上覆岩层变形破坏规律的分析,确定了开采沉陷的结构组成及最大沉陷值,采用概率积分法对沉陷预计进行了研究,确定了模矢法和遗传算法的参数确定方法,开发了基于Map GIS的地表沉陷预测软件,采用该软件,对某矿4216/4217采空区引起的地面变形进行了计算和数值模拟,取得了较好的效果。     

P系数法在确定煤矿采空区地表移动参数中的应用

 通过对榆林市典型矿井地层、采空区地表沉陷变形监测数据分析,利用P系数法确定下沉系数q、主要影响角正切tanβ、水平移动系数b和开采影响传播角θ这四个重要参数,结果显示下沉系数采用上覆松散层和上覆基岩进行计算,结果与实际比较相差较大,而只采用上覆基岩所得结果与实际接近,并根据所得参数利用概率积分法对该矿井306工作面地表变形进行预测,预测结果显示,与该矿井实际监测数据相接近,因此采用P系数法确定地表移动参数是可行的。     

开挖浅埋煤层条件下山区地表移动及变形规律预计

地下煤层开采后,其变形影响经采空区及上覆岩层传至地表形成采煤沉陷区,从而引起地表移动和变形,但是关于山区地表移动计算成果较少,以霍东矿区某煤矿为例,在利用概率积分法计算移动盆地地表变形的基础上,考虑地形因素并通过MATLAB程序计算采煤影响下山区地表下沉和变形规律。通过对比主断面上平地变形和山区变形,可以发现修正后的下沉量曲线不同于平地变形曲线,呈"碗"形;滑移影响参数的选取直接影响山区地表移动变形修正计算模型结果;山区的地形因素对变形影响较大,尤其是在地形起伏较大的地区。