适用于水平煤层的下沉网格参数的计算

为了解煤层开采后采空区上方地面建筑物、铁路路基等可能发生的变形和采取保护措施的必要性,要求在煤层开采以前对采区上方的地表进行移动和变形的预计。目前我国采用的预计方法主要有典型曲线法,负指数函数法和误差积分法。这些方法都是在开采面积规则时用来计算盆地主断面上的移动和变形的。对于非主断面     

应用抽样定理改进典型曲线预计方法

根据《水文地质工程地质》（1997年第6期）中“开采沉陷中的抽样定理及其应用”一文提出的开采沉陷中的抽样定理，对曲线预计方法进行了改进，使其通过离散的预计值Wn或Un可计算出主断面上任意点的移动变形值，进而可对地表任意点任意方向的移动变形值进行计算。     

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。     

条带法实现村庄下放顶煤开采的可行性

依据南屯煤矿地表移动观测成果，通过控制条带工作面的宽度控制地表变形，分析了采用条带开采方法进行北屯村庄煤柱放顶煤开采的可行性，并通过地表移动变形的计算，确定了保护地面房屋安全条件下实现村庄不搬迁放顶煤开采的初步设计。     

综放开采地表沉陷规律的合理预测

针对8301工作面特殊的地质开采条件,采用概率积分法及典型曲线法对8301工作面开采引起的地表沉陷规律进行合理预测,研究得出:概率积分法预测地表沉陷时,煤层开采为有限开采对下山边界半无限开采的各值与煤层开采为无限开采时相应的值相近;曲线法预测地表沉陷时,走向主断面半盆地移动变形值均小于倾向主断面下山半盆地移动变形相应值。     

山区地表移动观测数据处理模型

提出山区地表移动观测数据处理的新途径。将主断面和主滑方向的观测数据视为整体进行分析，通过对观测站原始数据的处理，建立了山区滑移影响函数和任意地表点移动变形的一般模式，并提出山区地表移动参数的求取途径，为山区地表移动规律的深入研究提供一定的理论基础。     

相邻工作面开采地表动态沉陷规律

为研究同煤层老采空区影响下的相邻工作面开采地表移动变形规律,在陕北榆神矿区金鸡滩煤矿建立了GNSS连续变形监测系统,通过对连续监测数据的分析处理,并结合FLAC~(3D)数值模拟,揭示了同煤层相邻工作面重复开采条件下的动态非对称性沉陷规律。研究表明:①受同煤层老采空区影响,相邻工作面在重复开采条件下,工作面中心两侧相同距离监测点的下沉值、下沉速度、水平位移及移动变形持续时间等并不相同,表现出极不对称性;②已破坏的老采空区岩层对重复开采响应快速,其移动变形更加敏感、剧烈,稳定时间较长;③数值模拟分析体现出,相邻工作面开采条件下地表下沉系数增大了5%,倾向方向地表移动变形影响范围增大了35.7%,走向主断面并未经过工作面中心,而是偏向老采空区一侧30 m,老采空区塑性破坏区高度增大了21.4%。分析结果对于相邻工作面重复采动条件下的地表移动变形预计、矿区土地复垦及矿区地面建筑物保护具有一定的参考价值。     

岩层与地表移动变形量的时空关系及描述方法

矿山开采沉陷是指地下开采引起的岩层与地表移动现象和过程,移动变形的描述方法是开采沉陷研究的基础。本文较为全面地阐述了岩层与地表移动变形量的时空关系,指出开采沉陷的岩层、地表、松散层等3个主体,9个移动变形量。按照移动盆地、主断面、任意点3种描述模式,给出了各移动变形量之间的数学关系;论述地表动态移动变形与开采影响的传播过程的时空关系,提出了开采推进时间、影响传播时间双变量的动态移动变形描述方法;给出了直线型、折线型、网状观测站地表移动变形的关系式。可为开采沉陷观测分析、预计模型研究提供数学依据。     

非充分采动区地表点在采动过程中的移动变形计算

在走向主断面充分采动区，利用负指数已经求出了采运过程中地表 移动变形计算方法和公式。本文在这一基础上，进一步导出了非充分采动区即工作面开切眼和停采线上方地表点的移动变形公式，并进行了实例验 种方法同样可以用于采动过程中地表任意点的移动变形计算。     

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。     

煤层开采地表移动过程的FLAC3D模拟研究

为减少现场布置大量测点来观测煤层开采地表移动全过程,采用FLAC3D软件模拟分析了煤层地下开采引起的地表移动过程,认为采用沿煤层走向方向每开挖2 m长度计算50步的方式可实现煤层的走向长壁开采,并对某一煤层进行了模拟开采,在模型的上表面经过开采中心点沿走向和倾向剖面线上共布置了36个下沉量和位移速度测点;得出主断面最大下沉量为94 mm,各监测点下沉量及位移速度与计算步数之间的关系曲线符合改进的地表移动Knothe时间函数曲线。     

高峰矿区灾难地压的冒落矿震触发机制研究

高峰矿区为国家第3 号重大事故隐患区。从高峰矿10 余年来灾难地压与采空区冒落矿震相伴随事实, 对照我国非煤矿山50 年来3 个群次矿区灾难地压及其特点, 剖析高峰矿地压主控因素特征, 指出了冒落矿震触发矿区灾难地压机制;阐明了矿山工程环境的概化处理, 矿震与地压的过程耦合, 采空区与采场的动静耦合数值计算及等效处理等关键问题与发展方向;为解决我国非煤矿山矿区灾难地压问题指出了发展方向。     

矿井智能供电监控系统设计及应用研究

矿井供电网络的稳定可靠运行是保证煤矿开采过程顺利进行的重要基础和前提。结合煤矿实际情况设计了智能供电监控系统,系统主要由井下监控单元、地面集控中心和通信网络系统3部分构成,井上和地面之间基于工业以太网进行数据连接。对井下监控单元中涉及的硬件设施进行了详细介绍,控制器选用的型号为STM32,对地面集控中心的主要软件功能进行了分析,重点介绍了监控系统的报警功能。将智能供电监控系统应用到煤矿工程实践中,经现场测试发现各项功能都得以实现,取得了非常好的效果,值得其他煤矿企业借鉴。     

采矿顶板最小安全厚度及地面沉陷变形研究

主要研究计算某矿山采场顶板保护层最小安全厚度和矿山开挖的地面沉陷变形量。具体的方法是按抗弯和抗剪2种结构力学模型分别推导出顶板最小厚度理论计算公式,进而计算出顶板最小安全厚度;利用Auto CAD建立矿山开采区精细的工程地质三维模型,利用ANSYS有限元软件建立数值计算模型,再导入数值模拟软件FLAC3D中进行计算,以此来模拟矿山开挖的全过程。最后,模拟得到的地面沉陷变形量满足规范要求。     

我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题

三维激光扫描作为一种非接触式测量技术,近年来在我国矿山测量领域得到了广泛应用,涉及了矿区边坡监测、露天矿储量管理、地表沉陷监测等方面。结合近年来的相关研究成果,系统分析了我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状,并对存在的问题进行了探讨。研究表明：矿山测量工程应用及科学研究中使用的三维激光扫描设备与配套软件以国外进口为主,国产设备与软件较少;从数据采集、处理、成果应用等方面分析,主要存在的问题有采集数据质量不佳、点云数据匹配精度有待提高、点云数据滤波算法精度不高、特殊监测领域的应用成果不明显等。在上述分析的基础上,认为该领域的主要研究方向为：①高精度的空天地一体化数据采集方案,如InSAR、LiDAR、倾斜摄影测量与地面三维激光扫描技术相结合;②具有自主知识产权的点云数据处理软件开发,包括点云数据智能匹配算法、智能化高精度点云数据滤波算法等;③三维激光点云数据后期成果应用,包括面状地物变形监测理论与方法、大数据技术与人工智能技术相结合的三维激光扫描实时动态监测方法。总体来说,进一步推进三维激光扫描技术在我国矿山测量领域的应用,有助于大幅提升相关工程技术人员的空间三维数据处理能力,进而提高工作效率。     

基于智能分析系统的新疆龟兹西井通风系统优化

矿井通风是煤矿生产的一个重要环节,是煤矿安全的基础。随采矿技术的发展及生产能力的扩大,须改造优化矿井通风系统,使其能与矿井发展需要相匹配。通过对新疆龟兹矿业西井基本现状分析,实地测得相关参数,应用三维建模建立了智能分析系统。并基于CFD计算模型对矿井通风风硐风阻进行模拟、利用VentAnaly软件对矿井通风系统进行仿真模拟,研究了风硐阻力对地面主通风机效率影响等内容,对通风系统进行了优化设计。研究得出:对龟兹西井通风系统全面普查,获得了矿井通风基础数据;通风对西井风硐模拟,得到回风斜井风硐主要通风阻力为局部阻力损失;根据矿井开采后期布置以及需风量、阻力分析,选用型号为FBCDZNo.20/2×200的主要通风机。     

淮南矿区塌陷治理决策支持系统可靠性分析与应用

开采引起的塌陷区的治理规划是各矿的一项重要任务。文章简要介绍了淮南矿区塌陷治理决策支持系统的组成和主要功能,结合淮南矿区的实际情况,提出了系统精度的保障措施。通过实测数据的检验,系统的计算结果是可靠的,可以满足决策支持的要求。最后,利用系统对潘谢矿区的塌陷情况进行了计算,为矿区塌陷治理的远景规划提供了帮助。     

浅埋煤层穿越河道采煤的实践与研究

为防止煤层回采过程中地表水通过导水裂缝带流入井内,威胁矿井安全,基于神府矿区柠条塔煤矿N1201工作面新民沟区域富水区水文地质条件,运用经验公式计算出该工作面回采后,工作面上方地表河流段会形成塌陷区,塌陷后的导水裂缝带高约60 m,使工作面与地表相贯通,通过SF6气体试验得以证实。为此采用在井下设置排水仓、地表安设排水管道、河道裂缝处开挖充填等综合技术防止地表水向井下下渗,结果表明,回采过程中工作面涌水量仅较原来增加了4.7m3/h,实现了穿越河道浅埋煤层安全开采。     

浅埋厚煤层开采地表变形动态预测与排水设计

以山西平朔井东矿浅埋厚煤层4201,4301,4302,4303及4401工作面开采为例,运用FLAC3D数值模拟软件对各工作面依次开采后的地表沉降量、沉陷影响半径及导水断裂带发育高度进行了动态预测,得出各工作面最大沉降量为6.4~10.3 m,沉陷影响半径为80.5~106.6 m,垮落带与导水断裂带最大发育高度为140.5 m。在此基础上,结合矿区地形地貌特征,进行了地表动态填挖与截水排水设计,有效预防了地表径流汇聚于沉陷洼地,再经由断裂带进入矿井造成的矿坑突水灾害,并为后期矿山环境修复治理提供依据。     

基于GeoSLAM的矿山生产环境快速虚拟重构研究

针对现有生产环境重构方法存在工作周期长、现场工作量大、建模精度低、设备便携性差等问题,开展基于GeoSLAM系统的矿山生产环境快速重构研究.分析了GeoSLAM系统软组成和空间点云数据定位与地图重构技术的工作原理,提出井下生产环境三维场景快速重构作业流程和基于GeoSLAM测量数据与工程测量数据组合建模技术.研究成果应...