厚松散层矿区采动岩土体移动规律模拟试验研究

为揭示厚松散层矿区采动影响下上覆岩土体双层介质移动机理,对厚松散层下采煤岩土体的沉陷规律进行了模拟研究,并用实测资料进行验证。试验得出了厚松散层矿区采动影响下岩土体沉陷规律,并与一般条件下开采沉陷规律进行比较,指出松散土体沉陷规律有其特殊性。通过对岩土体沉陷值和采动程度的比较,表明了基岩体对地表沉陷的控制作用,阐述了基岩面移动盆地和地表移动盆地的差异性,揭示了采动影响下岩土体移动机理,为厚松散层矿区沉陷预计、受护物防护及矿井安全高效开采提供一定的参考依据。     

饱和松散地层沉陷区路桥工程治理关键技术

赵固二矿地表塌陷区治理具有饱和地表松散层、表土层巨厚、煤层开采厚度大的特点,造成地表塌陷量较大、路桥加固难度大等诸多困难。利用理论分析和数值模拟对不同采厚条件下的饱和松散地层的沉陷规律及地表路桥加固方案进行了研究,实现了饱和松散地层沉陷区的桥梁加固,能够满足沉陷区大幅度不均匀沉降的特殊要求。     

浅部松散含水层下开采上“两带”观测与相关规律研究

针对煤层露头附近开采,对上覆岩层造成的破坏程度的问题,采用钻探、物探以及地表沉陷观测,进行了导水裂缝带发育高度和地表岩移规律研究,取得了浅部松散含水层下开采引起覆岩变形破坏及地表沉陷规律,得出了垮落带、导水裂隙带（简称上“两带”）发育高度及地表沉陷的主要参数。对煤矿浅部松散含水层下开采的水害防治工作及安全生产具有重大意义。     

高潜水位多煤层开采地表沉陷积水区动态演变预测

分析了厚松散层下多煤层开采沉陷的部分显著性特征。基于概率积分法提出了开采沉陷预计与初始地形相结合的矿区开采沉陷积水区分布预测方法,并开发出了开采沉陷预计软件。利用该软件预测分析了淮南潘集矿多煤层开采引起的地表沉陷积水区的时空分布演变过程,有效显示出了地表沉陷未积水区、浅水区、深水区的分布与开采进程之间的联动关系,对于高精度预计矿区开采沉陷有一定的参考价值。     

西部厚黄土层矿区开采沉陷预计模型

将西部黄土覆盖区地表沉陷分解为黄土层荷载作用下的基岩采煤沉陷以及基岩面不均匀沉降导致的黄土层沉陷,建立了黄土覆盖矿区开采沉陷的双层介质模型。利用FLAC3D软件分析了黄土层自重对基岩开采沉陷的荷载效应,确定了黄土层荷载与开采宽度之间的量化关系。利用随机介质理论建立了基岩面下沉预计公式,将基岩面不均匀沉降视为“不等厚开采”,导出地表沉陷的双重概率积分预计模型。实例应用表明,所建立的预计模型考虑了黄土层自重对基岩开采沉陷的荷载作用以及土层与基岩中预计参数的差异,适用于西部厚黄土层矿区的开采沉陷预计。     

一种矿区地表变形三维可视化预计方法

针对目前开采沉陷三维可视化方法中没有考虑矿区三维地形特征的不足,利用CASS提取了矿区原始地形数据,在CASS中实现原始数据的数据加密和粗误差消除,开发了开采沉陷预计系统,并实现了系统与GIS软件的结合,形成了一个包含CASS,开采沉陷预计系统,GIS软件的松散式集成系统,系统实现了开采沉陷数据的采集、预处理、沉陷三维预计与融合、塌陷地表可视化预计更新、空间分析等一系列功能,并且克服了传统沉陷预计系统无法表达矿区塌陷地表状况的不足,大大提高了开采沉陷预计的效率和表达效果。     

厚松散层条件下开采沉陷规律及控制研究现状

在参阅大量文献的基础上,系统总结了厚松散层条件下开采沉陷地表移动变形规律、地表移动变形预计理论、地表移动参数与地质采矿条件间的关系及对厚松散层条件下开采沉陷的控制现状。     

矿山开采沉陷的完备预计模型

针对厚表土层沉陷的复杂性,研究了土体受直接开采沉陷后引起的失水固结和排水固结的计算方法,沉陷土体产生流动的条件和计算方法及地表裂缝发育演化的规律等。通过研究获得了一个完备的开采沉陷预计模型,即地表沉陷=开采直接影响模型+附加固结沉陷模型+附加流动沉陷模型;获得了地表裂缝深度和宽度的估算公式。所获得的成果可以全面解释厚表土层条件下所体现出来的各种特殊规律,比较准确地预报地表的移动变形和裂缝情况,实践证明可以有效地应用于生产实际。     

单一工作面不同煤厚开采下边采边复模拟研究

我国井工煤矿开采导致了地面沉陷问题的出现,地面土地损伤严重,传统采煤沉陷地稳沉后再复垦的方式存在恢复土地率低、复垦周期长等问题。随着边采边复理论的提出,边采边复技术在高潜水位采煤沉陷地的应用展现了一定的优越性。边采边复技术要在沉陷过程中采取复垦措施,需要对其动态沉陷过程进行模拟和分析,而不同采厚下导致的地面沉陷过程及规律有所不同,因此对不同采厚下边采边复的模拟研究很有必要。文章采用室内模拟方法,以东滩煤矿单一工作面为模拟试验区,利用开采沉陷预计软件(MSPS)对不同采厚(2m,5m,8.65m,10m)在各开采阶段下的动态沉陷进行预计,基于该地面沉陷特征,设计了不同采厚下的边采边复复垦方案,并进行了对比分析。     

厚松散层下开采沉陷预测模型的研究及应用

根据岩层移动分层传递的观点,以综采面支承压力分布规律研究成果为基础,结合厚松散层下开采地表移动特征,建立了厚松散层下煤层开采沉陷预测模型.并利用该模型预测了谢桥矿8#煤层和6#煤层不同深度、不同工作面宽度的2个工作面开采沉陷值,得出相应的结论.     

基于PS-InSAR监测的石油开采地表下沉模型反演

石油开采造成油层压实,引起地表下沉,导致地表移动变形,对地面设施产生损害影响。石油开采引起的地表下沉比较缓慢,应用常规的大地测量监测技术无法实现大区域动态监测。为了准确掌握某油田的地表下沉的发展过程,本文采用33景升轨Sentinel-1A数据,运用PS-InSAR技术对油田进行地表下沉监测,获取了该区域2017年3月至2019年11月的地面下沉场,分析了该区域在监测时间段内的下沉演化情况,该油田下沉面积达29.5km2,监测时间段内该采油厂最大下沉速率为-210.9mm/a,最大累积下沉量达-585.6mm;根据地表下沉理论,应用参数反分析的方法,建立了基于弹性薄板理论的地表下沉与变形计算模型。根据反演模型计算,截至2019年11月,该油田地表最大倾斜为0.47mm/m,最大水平拉伸为0.42mm/m,最大压缩变形分别为-0.34mm/m,计算结果为评价该区域开采损害风险评估提供了依据。     

乌鲁木齐地区采煤塌陷特点、危害与治理研究

采煤塌陷为煤矿山次生的地质灾害形式之一。乌鲁木齐是我国受采煤塌陷影响较为严重的城市，已经制约了城市建设的发展规划并对现有建，构筑物带来危害。文章阐述了乌鲁木齐地区急倾斜煤层采煤塌陷机理、特点和危害形式，并对塌陷治理措施提出了建议。     

超高水材料跳采充填采煤法地表沉陷规律

为了研究超高水材料跳采充填采煤法地表变形规律及地表沉陷控制效果,以某矿区地表沉降观测数据为基础,研究了充填开采各阶段的地表变形规律;采用关键层理论,并结合FLAC 3D数值模拟实验,研究了跳采过程中的关键层破断及地表沉降之间的时空关系,分析了影响地表沉陷的主要因素,评价了地表沉陷控制效果。研究表明,采用该方法在平均埋深340 m,采厚为4 m的近水平煤层开采时,地表最大下沉值为1 174 mm,下沉系数为0.29,减沉率约为62.8%,采出率为89.2%,且下沉盆地范围明显减小。分析可知,充填可大大减小地表下沉量,跳采可控制下沉盆地的形态,有效的保护了地表重要的建（构）筑物。     

矿区开采沉陷预计的Geomagic法

利用三维激光扫描技术监测矿区开采沉陷,效率较高,但观测点云数量大、处理困难,目前缺乏成熟的软件进行矿区点云数据分析。为有效处理沉陷区的点云数据并实现沉陷区3D比较、剖面分析和开采沉陷预计参数求取,提出了一种矿区开采沉陷预计的Geomagic法。以某矿为例,首先利用Geomagic Studio软件建立了矿区数字地面模型(Digital terrain model,DTM);其次研究了开采沉陷发生前后的矿区数字地面模型3D对比方法,利用Geomagic Qualify软件分析得到沉陷区地表下沉三维视图;然后对地表下沉三维视图进行了剖面分析,提取走向方向与倾向方向的剖面点下沉值;最后利用剖面点下沉值求取了开采沉陷预计参数,并计算了剖面点的下沉预计值,将下沉预计值与提取的下沉值进行了对比分析,可知下沉拟合准确度达到92%,表明计算出的开采沉陷预计参数具有较高的精度,对于进一步推动三维激光扫描技术在矿区开采沉陷监测预计方面的应用有一定的参考价值。     

深井空场法开采急倾斜薄矿脉地表沉降规律研究

采用二维有限元程序, 模拟计算了不同倾角薄矿脉由浅至深开采过程中地表沉降范围和最大下沉量随倾角及开采深度的变化趋势。结果表明, 倾角越大, 开始产生地表下沉的深度也越大, 而地表下沉范围越小, 当矿体倾角足够大时, 甚至不会在地表形成下沉盆地; 随开采深度增大, 下沉范围由近空区上盘围岩呈下开口抛物线逐渐向地表发展, 当在地表形成下沉盆地后, 其地表沉降范围及最大下沉量似线性增长, 其中, 地表下沉范围扩展速度与矿体倾角无关。     

基于Matlab的概率积分法开采沉陷预计参数解算

通过在开采工作面地表建立观测站获取地表变形数据解算概率积分法开采沉陷预计参数,从而预计工作面周边或相似开采条件下工作面的开采沉陷并评估和指导开采作业,其前提是精确获取概率积分法开采沉陷预计参数。为此,基于Matlab软件,采用最小二乘法拟合观测点变形数据解算概率积分法开采沉陷预计参数,并结合Matlab软件绘图工具开发了集数据载入、坐标转换、参数解算、结果输出、开采沉陷预计及反演为一体的可视化开采沉陷预计系统。以淮南谢桥煤矿11316工作面为例,根据地表移动观测点位移数据解算开采沉陷预计参数并与实测值进行对比分析,结果表明,该系统解算出的开采沉陷预计参数符合两淮矿区开采沉陷的基本规律,反演结果与实测值基本吻合,该系统对于实现矿区开采沉陷高精度预计和反演具有一定的参考价值。     

峰峰矿区正断层活化造成地表异常沉陷影响因素研究

为了研究断层活化造成地表异常沉陷影响因素,建立了断层活化力学模型,并根据峰峰矿区地质条件利用数值模拟研究了断层倾角、煤层厚度、工作面推进长度、断层保护煤柱宽度、断层带充填物强度对地表沉陷的影响。研究结果表明：断层倾角越大,断层露头处地表下沉台阶落差越大,地表最大下沉值越大|煤层厚度越大,地表下沉值越大,断层露头处地表下沉台阶落差越大|工作面推进长度越大,地表下沉值越大,断层露头处地表下沉台阶落差越大,当工作面推进长度使地表下沉达到充分采动时,断层露头处地表下沉台阶不再增大|断层带充填物强度对地表沉陷影响不大。研究结果对分析断层影响下的地表沉陷规律具有一定借鉴作用。