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。     

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。     

厚松散层大采深下采煤地表移动规律研究

为研究淮南矿区巨厚松散层大采深下采煤地表移动规律,对松散层厚400 m、采深500 m的某矿11118工作面地表沉陷实测数据进行了分析,得出了厚松散层大采深下采煤地表移动静态、动态规律和地表移动参数.结果表明:淮南矿区厚松散层大采深下采煤地表下沉曲线具有走向、倾向的双向对称特征;走向边界角、上、下山边界角很小且三者相等为35°;地表移动盆地边界收敛缓慢,出现长距离缓慢下沉带,建筑物受损轻微;采空区上方地表下沉集中且地表移动变形值大,建筑物损坏严重;同等开采条件下,厚松散层下单工作面采煤地表采动程度较一般开采条件下高,易接近或达到充分采动状态.     

陕北黄土沟壑地貌地表移动变形特征研究

为研究黄河流域中游陕北矿区湿陷型黄土沟壑地貌高强度开采地表移动变形特征,对柠条塔矿黄土沟壑区N1212工作面开展系统的地表沉陷监测,分析黄土沟壑地貌高强度开采条件下地表沉陷变形特征,确定地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角,地表移动时间和动态地表移动参数。研究结果表明：陕北湿陷型黄土层高强度煤炭开采地表非连续变形破坏严重,黄土地表易受移动变形与地形条件复合影响,出现不均匀沉降,高强度开采条件下,地表移动变形发育剧烈,地表最大下沉量5 255 mm,最大水平移动值2 680 mm,最大下沉速度为187.4 mm/d,单一煤层开采最大下沉系数为0.63,斜交重复采动最大下沉系数为0.84,活跃期约55 d,期间下沉量占总下沉量97%,最大下沉速度滞后距为74 m,最大下沉速度滞后角67°。上述结果验证了浅埋煤层高强度开采时,地表下沉剧烈、活动周期短、重复采动时,地表下沉量与地质采矿因素成正比,沟谷地形高强度开采地表变形具有速度快、塌陷大、损害重的特征。     

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,...     

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。     

首采工作面地表沉陷变形特征

以金鸡滩煤矿首采工作面1206工作面地表实测数据为例,分析了地表沉陷、变形特征,研究了厚松散层首采工作面地表沉陷规律。结果表明:首采工作面地表下沉变形量较小,最大下沉值3 059mm、最大水平移动值1 536mm、最大水平变形值40mm/m。     

厚松散层矿区采动程度对地表沉降特征的影响

为了研究厚松散层矿区采动程度对地表沉降特征的影响,以红岭煤矿1501工作面地表移动观测数据为基础,着重研究厚松散层地质采矿条件下走向采动程度对地表下沉率、主要影响角正切以及拐点偏移距的影响。结果表明,在厚松散层条件下,随着走向采动程度的增加,在由极不充分采动过渡到非充分采动时,地表下沉率由0.03增加到0.10,扩大近3倍,之后随着走向采动程度的继续增加,地表下沉率变化平缓;随着走向采动程度的增加,走向主要影响角正切减小速度要明显快于倾向主要影响角正切,并且依据红岭煤矿地质采矿条件,分别拟合出了走向采动程度与地表下沉率和主要影响角正切的经验公式。     

巨厚松散层下煤层开采地表移动规律研究

为了研究巨厚松散层下采煤对地表沉陷的影响,以赵家寨煤矿地表移动观测数据为基础,研究了巨厚松散层地质采矿条件下采煤对地表沉降特征、地表最大下沉速度、地表最大下沉速度滞后距以及地表不同阶段移动持续时间的影响,结果表明在巨厚松散层条件下开采,地表下沉系数偏大,接近于1,主要影响角正切值偏小,地表移动范围较大,拐点偏移距较小,地表最大下沉速度滞后距较小,最后得出在巨厚松散层下开采,地表显现出下沉速度加快,活跃期延长而衰退期缩短,地表残余变形减小并且稳定快等特征。     

厚松散层薄基岩下开采地表变形规律——以鲁南矿区为例

我国东部厚松散层薄基岩矿区开采地表沉陷普遍具有下沉量大、移动范围广、稳沉时间长等特征。本文以鲁南矿区某煤矿为例，探讨了不同松散层与基岩厚度比条件下煤层开采的地表变形参数变化规律，在现场实测的基础上，采用FLAC^3D数值模拟技术，建立不同松基比(0.25～5.00)条件下煤层开采的地表变形计算模型，研究了地表变形特征，分析了松基比对概率积分法参数的影响，并从开采沉陷的角度对厚松散层薄基岩条件进行了定量分析与探讨。研究表明：(1)在开采厚度相同条件下，当松基比不断增大时，地表变形量呈明显的先增大后减小特征，在松基比达到某一限值后，地表变形趋于稳定；(2)下沉系数、水平移动系数和主要影响角正切均随着松基比增大表现为先增大后减小的关系，松基比拐点分别为1.75、1.25和1.25；(3)松散层厚度在平均采深中所占的比例对移动角、边界角具有较大的影响，边界角、移动角随着松基比的增大逐渐减小。基于上述研究，提出将松基比为1.25～1.75作为厚松散层薄基岩条件的临界值，为我国东部典型厚松散层薄基岩矿区地表变形预计和开采沉陷灾害防控提供了理论基础。     

云驾岭矿厚煤层综采地表沉陷时空演化规律研究

为了研究云驾岭煤矿厚煤层综采地表沉陷的时空演化规律,基于现场实测数据,分析了矿井三采区开采监测数据的时空相关性以及地表动态沉陷和超前影响的演化规律,得出了地表移动的延续时间,构建了顾及三维空间及时间效应的地表任意点最大下沉速度表达式,并给出了达到最大下沉速度的时间。建立了利用采动程度系数、覆岩岩性系数、采深等多因子来表达云驾岭煤矿非充分采动地表移动延续时间的经验公式。结果表明:井下采出空间由极不充分开采过渡到非充分开采,地表下沉量显著增加;超前影响距平均值为388 m,超前影响角平均值为56°;12303和12305工作面开采地表最大下沉速度滞后距平均值分别为146 m和143 m,最大下沉速度滞后角平均值分别为76°和77°;基于正态分布时间函数能够计算地表任意点的最大下沉速度;理论值和实测值对比结果表明,采用包括采动程度系数、开采深度和覆岩岩性系数等多因子来表达地表移动的延续时间更符合工程实际。     

巨厚松散层下综采工作面地表沉陷规律及其采厚效应

为了研究巨厚松散层开采条件下地表移动变形规律,文中根据彭庄煤矿地表移动观测站实测资料,分析了非充分采动条件下的地表移动变形情况,并借助于FLAC3D数值模拟软件,探讨了巨厚松散层开采条件下地表移动变形规律的采厚效应。研究结果表明:在非充分采动条件下,地表最大下沉值为609 mm,最大水平移动值为220 mm,超前影响角为57.17°,最大下沉速度为11 mm/d,最大下沉速度滞后角为75.62°;煤层开采厚度是影响地表移动变形的重要因素,随着开采厚度的增加,地表最大下沉值及水平移动值呈线性增大的趋势,并借助MATLAB数学软件回归分析拟合得到开采厚度与最大下沉值、下沉系数及水平移动值的函数表达式。     

松散层在埋深中占比对地表移动变形特征的影响

为了研究松散层在埋深中占比对地表移动变形特征的影响,以赵固矿区地表移动观测数据为基础,研究了松散层占比对地表下沉特征、地表最大下沉速度、地表最大下沉速度滞后距以及地表不同阶段移动持续时间的影响。结果表明在厚松散层条件下,松散层在埋深中占比增大3%,地表下沉系数由0.67增大到0.96,增大近43.3%;地表最大下沉速度系数由1.26增大到1.49,增大近18.4%;地表最大下沉速度滞后距由188 m缩减到97 m,缩短近48.4%,最后通过数值模拟,得出松散层占比对地表移动的一般性规律,并拟合出适合该地质条件的主要移动参数预计公式。     

厚松散层矿区综放开采地表沉降规律研究

为了研究厚松散层矿区特厚煤层综放开采对地表沉陷规律的影响,以坡西煤矿P1501综放工作面地表观测站观测数据为基础,研究了综放开采对厚松散层矿区地表移动变形预计参数及动态参数的影响,结果表明,相较于一般采矿地质条件,在厚松散层下特厚煤层综放开采引起的地表下沉系数与水平移动系数偏大,分别为0.88和0.69,而主要影响角正切、开采影响传播角及拐点偏移距偏小,分别为1.71°、54.2°及-0.03H_0~0.11H_0;地表移动初始期较短,其所占地表总移动时间的比值仅为9.6%,而活跃期较长,其所占总移动时间的比值为50.6%,同时阶段下沉量占总下沉量的比值接近97.3%。     

采动地表沉陷全过程预计方法与存在问题分析

精确、可靠的开采沉陷预计结果既是井下工作面优化设计、采动损害程度评价的重要依据，也是土地复垦、生态重建设计和老采空区地表再利用稳定性评价的基础。随着实践认识的提高，开采沉陷的研究热点也逐渐从传统的移动稳定的终态预计转向采动地表移动变形的动态预计；当连续6个月累计下沉不超过30 mm时，则认为传统的采动地表移动已经停止，但随着冒落破碎岩石的压实压密导致的缓慢残余下沉仍将持续，且残余下沉的预计也逐渐引起了研究者的重视。基于采动地表移动规律，将采动地表沉陷移动全过程划分为2个阶段：第1个阶段是包括初始期、活跃期和衰退期的地表动态移动变形期；第2个阶段为衰退期结束后的残余下沉期。针对第1个阶段，分析了现有预计方法的优缺点，提出了基于时间函数与概率积分法结合的开采沉陷动态过程预计方法和时空基准，明确指出了只考虑时间而不考虑开采过程进行动态预计、对比验证的错误，强调了终态预计只是动态预计的一个特例，且该动态预计只适用于滞后下沉而不适用于残余下沉的预计。针对第2个阶段，顾及冒落破碎岩石压实压密引起的残余下沉量小，基于衰退期下沉与残余下沉的连续性、残余下沉线性衰减性，给出了给定地质采矿条件下地表残余下...     

赵固矿区厚松散层下开采地表移动特征实测研究

为了掌握赵固矿区厚松散层条件下地表移动特征,以相邻的赵固一矿和赵固二矿地表移动观测站实测数据为基础,通过数据拟合方法,得到厚松散层下开采地表概论积分法参数;总结分析了厚松散层下开采地表移动特征,以及造成上述特有规律的地质原因和开采技术原因;以实测和拟合数据得出了赵固矿区走向地表移动各角量参数。研究表明:由于采动后地表含水层失水固结,造成采动附加下沉,导致下沉系数较大,主要影响角正切值偏小,且覆岩中松散层厚度占比越大,其下沉系数越大;煤层顶板基岩较薄,顶板悬臂效应大大减小,另外在采动压力作用下应力拱轴线位置土体固结压缩,造成拐点偏移距减小或者为负值,地表下沉盆地边缘收敛过慢;由于覆岩中松散层厚度占比较大,造成赵固一矿地表移动各角量参数均小于赵固二矿参数。     

重复采动条件下地表移动变形规律实测研究

为了揭示重复采动条件下地表沉陷变形规律,凤凰山煤矿在154309工作面上方建立了地表移动观测站。通过对岩移观测资料的分析研究,给出了重复开采时地表沉降曲线,获得了该地质采矿条件下地表移动变形预计参数和岩移角值,探讨了重复采动条件下地表移动变形特征。研究认为,重复采动条件下地表沉陷变形剧烈,下沉盆地陡峭,变形分布集中,地表下沉系数大,采动影响范围大。地表动态变形剧烈,下沉速度快,最大下沉速度为143.4mm/d,地表移动持续时间较短,活跃期约占地表移动持续时间的30.7%,其下沉量占地表总沉降量的96.3%。     

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。     

特厚松散层大采深条件下地表移动规律实测研究

为了研究特厚松散层大采深开采条件下地表移动规律,通过地表移动实测分析,得到了地表移动的角量参数和概率积分法预计参数。特厚松散层大采深条件下地表移动规律的主要特征为:地表移动盆地范围大,变形缓慢,比薄松散层开采条件下主要影响角正切小;但地表起动距偏小(0.05H0),移动周期短(T=0.62H0小于2.5H0),活跃期短,最大下沉速度仅为2.28mm/d。     

厚松散层下下沉系数与采动程度关系研究

采动程度对控制地表移动变形起着关键作用,而地表下沉系数取值的准确性决定了地表移动变形的预计精度.为了探讨厚松散层开采条件下采动程度与下沉系数之间的关系,在分析矿区厚松散层地表移动观测站实测资料的基础上,研究了松散层厚度对充分采动影响的程度,揭示了传统方法评价采动程度不合理性的原因,分析了厚松散层下开采引起的覆岩应力分布与移动机理.给出了应将松散层与基岩作为开采深度的不同介质评定采动程度的标准,通过计算分析,提出了厚松散层开采条件下充分采动的临界宽度,得到了厚松散层下的下沉系数.通过与实测资料相比,下沉系数较为符合现场实际,为矿区厚松散层下“三下”采煤提供了科学依据.