采动区框架结构建筑物变形特征分析

为了分析在煤炭开采影响下框架结构建筑变形情况并且与建筑物周围地表变形进行比较,利用三维激光扫描仪在真实坐标系中获取了受到开采影响的安居三中教学楼及其周边地物的点云,提取了建筑物及其周边地表的特征区域数据,分析对比了建筑物及地表的变形特征变化情况。通过与开采沉陷预测软件获得的地表移动变形值进行比对,获取的建筑物与地表变形具有较高的可靠性,具有一定的实用价值。     

龙滩矿井采煤工作面诱发开采沉陷的动态变化特征

为掌握地下开采引起的地表沉降动态变化规律与特征,在龙滩矿井3115工作面对应地表建立地表移动观测站,运用理论分析法对监测数据进行分析整理,据此绘制地表移动变形曲线并详细叙述其特征。研究结果表明：地表最大下沉值约为73 mm;各测点的下沉值、倾斜值及曲率值随工作面推进呈逐渐增大的变化规律。通过掌握工作面开采时地表移动变形规律,可为开采沉陷综合治理及矿区地质环境保护工作提供数据支持和技术性指导。     

金辛达煤业201工作面地表岩移规律实测研究

为有效地保护地表建筑物免受破坏,获取矿区地表的移动变形规律,合理地留设矿区建筑物保护煤柱,本文以金辛达煤业201工作面为研究背景,详细叙述了地表位移观测站的设置和观测方法,实测出该工作面对应地表岩层的移动下沉量,总结出矿区地表及岩层的移动变形规律及特征。实践表明,201工作面地表走向最大下沉量为431 mm,倾向最大下沉量为432 mm,2～3月后下沉量稳定,说明201工作面开采对地表无明显影响。     

浅埋煤层采动地表移动变形规律及电塔塔基稳定性研究

陕北矿区地表存在大量的高压电塔，煤层采动引起的地表移动变形，对高压输电线路安全造成威胁。基于概率积分地表移动变形预计理论，采用理论分析、理论计算和现场实测等研究方法，对浅埋煤层采动地表移动变形规律及电塔塔基稳定性展开研究。研究结果表明：(1)拟合了基采比J_C和基载比J_Z的概率积分参数计算式，地表下沉和水平移动均与基载比和基采比呈负相关，沉陷盆地的影响范围和拐点距离均与基载比呈正相关；(2)建立了采动高压电塔移动变形计算式，电塔塔身的倾斜变形量取决于地表倾斜变形和塔高，电塔基础的水平变形量取决于地表水平变形、电塔根开、基础性质和土体性质；(3)陕北锦界煤矿31104工作面开采过程中，电塔Z219预计产生的最大倾斜变形量为92 mm,小于450 mm,最大水平变形量为4.15 mm,小于4.55 mm,稳定性较高，倾斜变形理论预计值与实测值平均偏差为5.69%。     

基于FLAC3D和概率积分法的公路下伏采空区变形影响分析与评价

某矿S3102工作面上方地表有市政二级公路,工作面开采造成部分路面下沉塌陷损毁。为了对公路损毁程度进行准确评估,分别用FLAC^3D数值模拟方法和概率积分法对地表移动变形进行预测计算,计算结果与实测数据进行对比分析。FLAC^3D数值模拟结果和概率积分法计算结果分别显示,公路地表最大下沉值分别为4 979 mm和4 880 mm,与实测公路地表最大下沉值4 870 mm十分接近,最大误差在2%左右。研究结果表明,利用三维数值模拟软件模拟和概率积分法研究复杂采空区影响地表移动变形规律是可行的,能够较为准确地预测地表移动变形情况,可为采空区地表稳定性评估提供技术支持,供类似矿区道路塌陷预测研究借鉴。     

煤矿井工开采地表村庄建筑变形量计算

为计算S-1231工作面开采后的地表下沉值、倾斜变形值、曲率变形值和水平变形值,采用概率积分法以及基于概率积分法开发的软件对采后的地表变形进行计算,将计算结果与"三下"规程中的保护标准进行对比分析,对比结果显示开采后的地表建筑物将受到规程中规定的二级损坏,建筑物需要经过小修后才能继续使用。     

基于递减步长果蝇算法的概率积分法修正模型反演

由于标准地表移动观测站限制较多,提出布设非主断面地表移动观测站来获取更多的采空区地表实测资料;为了更好地利用实测数据来反演地表移动变形参数,提出基于实测下沉数据的观测点定权方法;针对概率积分法在采空区边缘预计精度较差的问题,引用概率积分法修正模型并利用递减步长的果蝇算法对模型参数进行反演,利用反演得到的概率积分法修正模型参数计算各观测点的拟合值并与实测值进行对比验证,结果表明递减步长果蝇算法对概率积分法修正模型参数的反演具有适用性,有助于提高利用非主断面地表移动观测站实测数据反演地表移动变形参数的精度,对研究特定工作面开采上方地表的移动变形规律具有积极作用。     

急倾斜矿体充填法开采的地表沉陷特性研究

建筑物下开采资源时,必须对开采引起的地表沉陷及其对建筑物的影响进行评价,确保建筑物的安全。针对赵平房铁矿矿体的急倾斜特性,结合空场嗣后充填采矿方法,运用有限元分析软件进行数值模拟分析,获得了矿体开采、充填后地表的移动变形规律,以地表倾斜、曲率和水平变形为评价指标,研究了地表的沉陷特性。数值模拟结果显示,两步骤开采引起的地表竖直方向最大位移为0.37 m,倾斜、曲率和水平变形最大值分别为0.794 mm/m、0.0096mm/m2、0.710 mm/m,其值均远低于我国建筑物的保护等级标准。结果表明,赵平房铁矿矿体的充填开采对地表建筑物沉降安全的影响不明显。     

南阳矿山区下开采地表移动变形规律研究

为研究南阳矿山区下开采地表移动变形规律,在3202工作面及3208工作面上方布置地表移动观测站,分析实测数据,得到地表移动变形特征及动态移动参数,并理论分析建筑物位于山区不同地貌特征点时受采动滑移影响。结果表明,南阳矿山区下开采与平原地区相比,地表移动规律整体上较为接近,因地形起伏变化,采动滑移对变形参量产生明显影响;该矿超前影响距为127 m,超前影响角为59.6°;位于山顶位置的建筑物相比谷底、山腰处受采动滑移影响较小,有利于建筑物的保护。     

开采影响地表点变形状态分析及主变形值计算

为准确掌握地下开采造成的地表点在任意方向上的移动变形状态及主变形值大小,基于概率积分法基本原理分析了地表点在开采影响下的移动变形状态,建立了地表主变形及其方向的计算方法;采用"应变花"思想,构建了已知任意2个不同方向地表倾斜、水平移动计算地表任意方向的倾斜、水平移动及其主变形值和方向的计算模型以及已知任意3个不同方向的曲率、水平变形值计算该点在平面上任意方向的曲率、水平变形、扭曲、剪切及其主变形值和方向的公式。以2个计算案例说明了公式的使用方法及采用地表移动最大值进行建筑物影响等级判断的重要性。"应变花"算法可以计算地表点任意方向的平面变形状态,易于与现有开采沉陷预计程序结合,对准确掌握开采地表移动变形情况、建(构)筑物损害评估及采空区上方抗变形建筑物设计具有指导意义。     

千米深井高水充填工作面地表沉降观测研究

为了保护地表建筑物在可控沉降范围内,充填工作面确定采用高水充填方式,针对顶板上覆岩层运动特征以及开采对地表沉降影响关系,分析了地表倾向线移动变形动态规律和走向线移动变形动态规律。研究结果表明:观测站倾向线与走向线动态监测、曲率以及水平变形移动发育规律都受到断层影响比较大,最终充填工作面上方地表建筑物控制在了I级破坏范围内。     

高河能源分层充填开采技术及地表移动变形预计

针对高河能源"三下"压煤量大的问题,分析了分层充填开采的巷道布置,并在此基础上对充填开采后的地表沉陷进行预计。结果表明:地表建筑物区域最大下沉75 mm,倾斜变形最大1.3 mm/m,最大水平变形0.8 mm/m,建筑物变形值均在I级损坏允许值的80%范围内,不会影响地面建构筑物安全和正常使用。     

小纪汗煤矿抗采动变形试验房变形规律研究

为了检验建筑物的抗采动安全性,小纪汗煤矿在11201工作面采动影响区修建抗变形结构试验房,并在试验房和附近地表布置建筑物变形观测点,进行变形观测。试验房经历了地表移动变形的全过程,保持完好。对观测数据进行总结、分析,研究试验房的变形规律,结果表明:按照该抗变形标准修建的建筑物至少可以抵抗最大下沉量1 500 mm、倾斜7.7 mm/m、水平拉伸变形量10.15 mm/m和水平压缩变形量-9.15 mm/m的变形,此次抗变形试验的结果可由11201工作面推广至首采盘区乃至整个井田,并在实践中不断完善,可以使该矿达到不搬迁开采的目的,并在陕北地区进行推广。     

兖州矿区综放开采地表沉陷规律

为了研究综放开采地沉陷规律,根据兖州矿区建立的综放开采地表移动变形观测站和上覆岩层内部移动变形实测数据,在综合分析研究的基础上,获取了综放开采地表移动盆地特征及角值参数、地表动态移动规律及参数,揭示了综放开采地表动态变形规律和冲积层内部移动变形规律,建立了各种沉陷参数与地质采矿条件之间的变化关系式和开采沉陷概率积分预测参数体系。     

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。     

特征区域最近点迭代地表移动分析算法

为了获取人员难以到达的陡坡、悬崖等危险地形的地表移动和变形值,采用三维激光扫描技术对其进行精细测量,结合点云特征区域提取和最近点迭代(Iteration Closest Points,ICP)算法,对点云分析方法进行了深入研究,提出了特征区域最近点迭代地表移动分析算法(Surface Movement Analysis Algorithm Based on Feature Region Iteration Closest Points,FRICP)。该算法通过点云滤波处理,实现地面点和植被点有效分离;在此基础上,将法向量和植被高程信息相结合,提取点云中的特征点;再对同一区域地面特征点进行聚类分析,形成特征区域;然后建立球形搜索区域及特征度量指标,匹配多期同名特征区域;最后使用ICP算法对同一地点不同时期的观测点云进行计算,利用获得的坐标变换参数求取地表移动值。采用某矿开采沉陷区山坡移动监测数据进行了算法验证,结果表明:FRICP算法可以准确获取山地边坡的移动和变形值,与人工精确判读结果相比,三维坐标最大偏差为12 mm,最小偏差为3 mm。FRICP算法可同时计算地表下沉和水平移动值,...     

山区复杂地形下地表移动盆地边界角量参数研究

为准确有效地获得山区复杂地形条件下地表运移规律和角量参数,以山西山区某矿20210复杂地形工作面为例,提出了一种“以点求面”的计算模式,在山区复杂地形工作面非主断面处建立地表移动观测网,利用遗传算法在参数优化推导中的优势,优化出本地区的概率积分法预计参数,拟合研究了山区复杂地形下的地表移动变形规律,得到了地表移动盆地边界角量参数。通过优化的参数对地表移动变形进行了概率积分法预计,并与非主断面实测数据进行了对比分析。结果表明:基于遗传算法优化参数得出的概率积分法结果,其误差均在5%以内,验证了预计参数及地表下沉数据的可靠性。该地形条件下地表移动下沉最大值为853 mm,矿区走向移动角为69.0°,上山移动角为73.1°,上山边界角为70.3°,下山边界角为59.4°,充分采动角为59.3°,最大下沉角为83.6°。     

抚顺西露天矿地下开采诱发地表移动变形规律

为研究抚顺西露天矿地下充填开采诱发的地表移动变形规律,采用有限元方法开展数值模拟研究,分析不同采区开挖充填后对地表移动变形规律的影响,得出开采后地表沉降与水平位移值,并计算相应变形值,预测出移动角及地表移动变形影响范围。结果表明:随着采区的不断开采,地表沉降、水平位移以及倾斜变形、曲率、水平变形均不断增大,开采影响范围也逐渐增大,境界线最终确定在N1400左右,即在露天坑内,周围建筑物不会受到影响。     

复杂条件下综放工作面开采地表沉陷实测

为研究煤炭开采对地表建筑物等构筑物的影响和破坏,获取相应地区采煤工作面地表移动规律,提高煤炭资源回收率,控制地表沉陷,在综放工作面上方建立相应地表移动变形观测站,在进行回采时多次进行地表移动和变形观测获得相应的数据,并对数据进行了分析。     

强采动地表双向主断面动态运移及特征边界反演

煤炭井下开采引发的地表沉陷导致地表建筑物产生不同程度的损害,准确刻画地表移动变形特征是井下保护煤柱留设以及采动损害评价的重要依据。基于采动地表沉陷的现场实测数据及理论分析,研究了大柳塔矿井大采高条件下采动地表双向主断面运移规律,对地表沉陷特征边界进行了反演。研究结果表明：倾向主断面方向的最大下沉值为-3 589 mm,倾斜正值的最大值为50.4 mm/m,曲率正值的最大值为1.18 m^-1,位于574.976 m处,曲率负值的最小值为-1.4 m^-1,位于524.936 m处。随着工作面逐渐向前推进,走向主断面采动地表下沉曲线呈现出典型的动态演化特征,地表下沉曲线由V型转变为U型,最大下沉值为-3 959 mm,倾斜正值的最大值为55.7 mm/m,位于700.013 m处,曲率正值最大值为1.59 m^-1,位于700.013 m处。地表下沉系数为0.61,水平移动系数为0.32,主要影响半径为71.1 m,主要影响角正切为2.88,超前影响角为53°,最大下沉速度滞后角为70°。通过实测及反演地表移动与变形的真实情况,...