开采沉陷空间问题参数分析方法及其应用研究

本文以概率积分法沉陷模型为例，对矩形及任意形状工作面开采时地表沉陷空间问题参数分析方法进行了研究，并开发了相应的软件。在此基础上，对该分析方法在处理不规范观测站资料中的应用及在开采沉陷模型识别中的应用用实例作了介绍。实例证明，该分析方法及计算软件是正确的，且使用方便，可在矿山开采沉陷数据处理中推广应用。     

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．     

煤矿地面沉陷治理方案的灰色关联评价

地面沉陷治理是目前矿区环境保护的重要课题。本提出了一种建立了模糊和灰色关联分析基础之上，新的地表沉陷治理方案的评价方法，并给出了这种方法的应用实例。     

地基沉陷建筑物承受附加作用力的计算方法

针对地基沉陷对建筑物的作用，研究受地基沉陷影响建筑物产生的附加作用力．分析了地表水平变形、地表曲率变形引起建筑物的附加作用力和层间水平砌体带所受附加剪力及其产生的附加弯矩，给出了其计算公式．对分析建筑物受地基沉陷影响的程度和使用的安全性，研究地基沉陷区已有建筑物的保护，以及进行地基沉陷区新建建筑物的设计具有指导意义．     

开采沉陷岩移参数研究现状分析

开采沉陷岩移参数是表征岩层和地表移动规律的重要参数,其取值的准确与否直接影响到矿山生产设计的合理性和安全性.开采沉陷岩移参数的确定方法主要有实测数据拟合、回归分析、工程类比、神经网络、力学反演分析法和模糊数学方法.在综合分析大量文献的基础上,综述了开采沉陷岩移参数的研究现状,指出了可以应用相似理论确定不同地质采矿条件下开采沉陷岩移参数.     

PTS采动沉陷模型研究

在厚积冲层条件下，采动沉陷盆地基岩上表面形成的下沉空间可以认为是采空区向上传播的结果，也是地表得以下沉的必要条件，由于冲积层结构松散，抗弯能力低，与基岩相比，属于软弱层，而基岩对整个上覆岩层的移动变形及破坏过程起着控制作用，因此，基岩可 地表沉陷的控制层，本文采用不同的思路和方法来建立厚冲积层条件下的采动沉陷的控制层。本文采用不同的思路和方法来建立厚冲积层条件下的采动沉陷模型，并推导出了计算公式最     

宁东采煤区地表沉陷数值模拟计算与规律

在概述宁东采煤区基本情况的基础上，对其地表沉陷进行了数值模拟分析计算，给出了采区沉陷各变形量的计算公式，总结了其沉陷规律，简析了地表沉陷的成因与特点，为综合治理提供依据．     

采煤沉陷区耕地土壤肥力特征及其空间异质性

煤炭开采导致地表发生大面积沉陷,耕地资源严重破坏.开展采煤沉陷区耕地土壤性质变异规律研究,对于指导矿区土地复垦具有十分重要的意义.本文研究了焦作矿区韩王矿沉陷区不同沉陷部位和不同深度耕地的土壤肥力特征,结果表明：沉陷区耕地土壤有机质、肥力指标空间异质性显著;与非沉陷区耕地相比较,沉陷区耕地上层土壤（0-20 cm）有机质、氨氮、硝氮、全钾、速效磷含量相对较低,而下层（20-40 cm）土壤各项指标相对较高,且部分采样点营养元素在不同深度上呈现出“逆序”分布特征,表明采煤引发的地表沉陷使耕地土壤肥力在水平和垂直方向上均发生了显著变化,而这些变化是导致沉陷区耕地退化、生产力降低的重要原因.     

PTS采动沉陷模型研究

在厚冲积层条件下，采动沉陷盆地中基岩上表面形成的下沉空间可以认为是采空区向上传播的结果，也是地表得以下沉的必要条件。由于冲积层结构松散，抗弯能力低。抗剪强度也小，与基岩相比，属于软弱层，而基岩对整个上覆岩层的移动变形及破坏过程起着控制作用，因此，基岩可认为是地表沉陷的控制层。本文采用不同的思路和方法来建立厚冲积层条件下的采动沉陷模型，并推导出了计算公式最后用实例进行了验证。     

地层沉陷时井壁承受竖向附加力的有限元分析

通过对淮北、徐州等矿区井壁发生破坏情况的分析，指出了竖向附加力是导致井壁破坏的根源。编制了井壁结构空间轴对称问题弹塑性有限元程序，并采用它述破坏井壁了计算分析，得地层沉陷时井壁承受竖向附加力的数值，从而井壁设计提供参考依据。     

煤矿塌陷区生态恢复模式研究

为了建设环境友好型矿区,实现局地生态效益最大化与可持续发展,以平顶山煤矿塌陷区为例,分析了矿藏开采给生态环境带来的破坏,结合矿区自然、经济和社会特点,对不同条件下的煤矿塌陷区进行分类研究,做出科学评价后,分别建立了相应的开发模式.这些开发模式可以使被破坏的土层适宜于作物生长和生态建设,并产生较大的经济效益和社会效益.     

煤矿塌陷区地基稳定性与承载力研究现状分析

煤矿塌陷区在我国分布较广泛,为了保证国家建设的需要和节约耕地,就必须对塌陷区土地进行科学开发和利用,使其恢复为建设用地.在综合分析大量文献的基础上,从老采空区的活化机理、地表沉陷与变形规律等方面,分析了煤矿塌陷区地基稳定性和承载力的研究现状.分析研究表明,提高塌陷区土地利用率的关键是需要准确分析和计算出地基的承载力.煤矿塌陷区地基稳定性和承载力研究,对于提高土地的利用率、保护耕地,促进我国经济和社会的协调和可持续发展等,具有十分重要的理论价值和现实意义.     

鲍店矿十采区开采沉陷损害耕地的GIS量化评价

鲍店煤矿十采区位于我国东部平原,开采沉陷引起的耕地破坏比较严重.假设十采区103上01、103上02、103上03、103上04和103上05五个采面完全开采,应用前期开发的评价系统,对评价区开采沉陷耕地破坏进行了GIS量化评价.通过现场校验,本评价计算结果与矿区实际情况基本吻合,从而可为该矿区开采沉陷耕地的复垦治理工程与损害补偿提供一定的科学依据.     

采空区顶板冒落数值模拟模型边界尺寸确定及冒落规律

结合赵庄煤矿综采工作面顶底板岩层性质,在通用离散元软件UDEC中建立物理模型,对比了不同上边界、侧向边界尺寸模型数值模拟结果中老顶的下沉量,确定了为消除边界效应所需的模型边界.结果显示,模型上边界尺寸大于70 m,侧向边界尺寸大于100 m时,才能得到可靠的模拟结果.得到了不同工作面推进距离条件下的老顶冒落下沉规律,当推进距离大于300 m后,老顶沿推进方向在采空区中部最大下沉量不变;从采空区边界处开始随向采空区内部深入中粒砂岩下沉量逐渐增加,在距离采空区边界100 m左右增加至最大值2.70 m;随着距工作面距离增加,老顶中粒砂岩下沉量呈线性增加,在工作面后方120 m位置处下沉量达最大值2.70 m.     

煤矿开采沉陷有效控制的新途径

开采沉陷是造成矿区环境地质灾害的直接根源，有效控制和减轻地面沉陷程度是减轻或避免开采沉陷环境灾害的根本之路，针对这一问题，分析了充填开采、条带开采和覆岩离层注浆岩层控制技术的优缺点，根据荷载置换原理，提出了“条带开采一注浆充填固结采空区—剩余条带开采”的三步法(二次条带式)开采沉陷控制的新思路，进行了三步法开采沉陷控制的可行性研究，初步分析表明，采用三步法开采可以实现对岩层移动和地表沉陷的有效控制，地表下沉系数可控制在0．25左右，煤炭采出率可达到80％～90％，可基本实现地面建筑物不搬迁和大幅度减轻土地塌陷灾害。     

Longwall surface subsidence control by technology of isolated overburden grout injection

Surface subsidence is a typical ground movement due to longwall mining, which causes a series of environmental problems and hazards. In China, intensive coal extractions are commonly operated under dense-populated coalfields, which exacerbates the negative subsequences resulted from surface settlement. Therefore, effective approaches to control the ground subsidence are in urgent need for the Chinese coal mining industry. This paper presents a newly developed subsidence control technology: isolated overburden grout injection, including the theory, technique and applications. Relevant procedures such as injection system design, grouting material selection, borehole layout, grout take estimation and injection process design are proposed. The applicability of this technology has been demonstrated through physical modelling, field measurements, and case studies. Since 2009, the technology has been successfully applied to 14 longwall areas in 9 Chinese coal mines. The ultimate surface subsidence factors vary from 0.10 to 0.15. This method has a great potential to be popularized and performed where longwall mining are implemented under villages and ground infrastructures.     

神府——东胜煤田地表塌陷预测及防治

根据钻孔资料，运用概率积分法预测了矿区的地表移动程度；并采用灰色模型对典型矿井综合开采面引起的地表最终塌陷值在实测数据的基础上进行了预测。该煤矿开采后，塌陷严重大部分矿井地表最大下沉值和水平位移值均超过有关设计规范允许值。在建筑物和线路及地表水体下开采时，除采取井下预留设保护煤柱和提前施工放水孔等措施外，还要加强井下观测，应用拉杆、圈梁等地面防护措施。塌陷地带用开采废弃土石和矸石充填后，及时种植树     

An influence function method based subsidence prediction program for longwall mining operations in inclined coal seams

The distribution of the final surface subsidence basin induced by longwall operations in inclined coal seam could be significantly different from that in flat coal seam and demands special prediction methods. Though many empirical prediction methods have been developed, these methods are inflexible for varying geological and mining conditions. An influence function method has been developed to take the advantage of its fundamentally sound nature and flexibility. In developing this method, significant modifications have been made to the original Knothe function to produce an asymmetrical influence function. The empirical equations for final subsidence parameters derived from US subsidence data and Chinese empirical values have been incorporated into the mathematical models to improve the prediction accuracy. A corresponding computer program is developed. A number of subsidence cases for longwall mining operations in coal seams with varying inclination angles have been used to demonstrate the applicability of the developed subsidence prediction model.     

等维新息模型在矿井井架基础沉降中的应用

为了对矿井井架基础进行沉降预测,介绍了灰色预测理论模型的建模方法与模型精度评定方法,阐述了采用等维新息模型进行沉降数据分析的特点;并以某煤矿矿井井架基础沉降监测为实例,利用等维新息模型对其沉降趋势进行预测,分析了等维新息模型的合理雏数,取得了较好的预测结果,并得到了具有实用价值的预测模型。