铁矿开采对高压线路塔基变形影响数值模拟研究

为了研究铁矿未来采空区对高压线路塔基变形影响,采用FLAC3D软件,对铁矿充填开采过程进行了数值模拟,结果表明:因地下开采引起的最大地表位移在矿体两端移动范围边界附近,地表水平变形趋势为两侧向中间移动,在矿体两端移动范围内呈现对称分布,整个开采过程发生的向左、向右水平位移最大值均在20 mm左右,对塔基变形及位移影响甚微。     

黄土山区叠加工作面开采地表移动变形规律

以N1114和N1206工作面联合开采为研究对象,通过对地表观测站数据的处理、分析和对比,结果表明,N1114工作面先单采条件下,地表沉陷变形小,最大下沉为1 165 mm,联合采后,受重复采动影响,地表沉陷变形特别剧烈,最大水平变形为62 mm/m,最大下沉为7 155 mm。叠加工作面开采的地表倾斜、水平移动变形曲线和曲率等曲线分布极不均匀,曲线形态抖动性较大。     

基于单视线向D-InSAR技术提取开采沉陷移动与变形方法研究

 为了解决D-InSAR技术不能全面监测煤矿开采引起的地表移动与变形问题,综合运用理论推导和模拟实验方法,开展基于单视线向D-InSAR技术提取开采沉陷移动与变形的方法研究,主要取得如下成果：(1) 融合近水平、缓倾斜煤层开采沉陷规律和D-InSAR技术,建立任意像元任意方向下沉、倾斜、水平移动、水平变形和曲率变形的计算模型及其推广模型。模拟实验结果表明,在模拟地质采矿条件和影像分辨率10 m条件下,任意像元移动变形模型提取精度为：① SN,EW向倾斜计算误差分别为±0.03和±0.02 mm/m;② SN,EW向水平移动计算误差分别为±1.6和±1.3 mm;③ SN,EW向水平变形计算误差分别为±0.04和±0.03 mm/m;④ SN,EW向曲率计算误差分别为±0.001和±0.001 mm/m2。模型精度满足矿山开采沉陷监测要求。(2) 利用构建的基于单视线向D-InSAR技术提取开采沉陷移动与变形方法,提取了20120105～20120116期间,南屯煤矿9310工作面开采引起的SN,EW向采动地表移动与变形。研究成果对矿山开采沉陷D-InSAR监测具有重要参考价值。     

辛置煤矿间歇开采岩移机理及沉陷规律研究

为了研究巨厚黄土层下间歇开采岩移机理及地表沉陷规律,基于辛置煤矿的地质采矿条件,对条带开采煤柱的稳定性进行了理论分析,得到了倾斜煤层煤柱稳定性的判别函数;采用UDEC数值分析方法反演了百亩沟村庄下前期条带开采覆岩及地表沉陷特征,揭示了岩层移动的机理,获取了研究区域主断面的地表沉陷值。隔离煤柱回收后,依据现场实测数据,分析了间歇开采地表动态和静态地表沉陷特征,求取了地表移动角值参数和概率积分预计参数。研究结果表明,前期条带开采煤柱能够形成稳定的核区,煤柱安全系数为2.34,关键层不破断,地表最大下沉217 mm,最大水平拉伸变形为0.41 mm/m,小于窑洞的Ⅰ级抗拉伸水平变形的临界值。间隔煤柱回采后,地表移动初始期和活跃期偏短累计219 d,最大下沉点下沉量与下沉时间服从负指数函数关系;地表终态最大下沉1 537 mm,水平拉伸变形为3.98 mm/m,地表建(构)筑物所受的采动损坏程度超过了Ⅱ级。间歇开采后地表沉陷下沉系数为0.74,开采影响传播角系数为0.6。     

煤矿开采工作面地表岩移观测站设计及地表移动分析

对煤矿地下开采导致的地面沉陷进行观测站设计并进行地表移动观测与分析,对于保障煤矿安全生产、预测地表沉陷范围、降低开采成本具有重要意义。本文以建新煤矿4210工作面为研究对象,进行了地表移动站设计,采用实地观测法对该工作面进行地表移动观测,以获取本地区特有条件下,因地下煤层开采后,引起的地表移动、变形及破坏规律,并计算获得各种移动角、边界角、最大下沉角、充分采动角等数据,为矿区规划、环境评价、矿井设计、以及安全合理的留设保安煤柱提供理论依据。     

移动最小二乘法在矿区开采沉陷中的应用探究

针对开采沉陷地表移动变形监测中获取的不同时间、位置的离散数据,采用移动最小二乘法拟合,获取了在时间和空间上连续的变形量,更加精确的分析地表移动变形的过程,经过实例检验,移动最小二乘法能在不依赖于既定模型的情况下有效利用离散的地表变形数据,达到分析及模拟地表移动变形的目的。     

特殊膏体材料充填对开采沉陷控制的数值分析

提高充填体接顶率和减小充填体压缩量是控制地表沉陷的关键因素。针对此因素,通过数值模拟详细比较了垮落开采和具有膨胀特性的膏体材料充填开采下地表及顶板的移动变形,并分析了不同方案下围岩的稳定性。结果表明,采空区未充填时,表征地表移动变形的各指标均超过建筑物I级破坏允许值,并且顶、底板出现严重的拉伸、剪切破坏。各充填方案中,随着膏体材料中膨润土含量的增加,充填对地表沉陷及顶、底板变形的控制效果呈现先增强后减弱的趋势。当膨润土与水泥质量之比为40%时,地表最大下沉值、倾斜值和水平变形值均最小,岩层移动和地表沉陷控制效果良好。     

地下开采对地表及铁路桥影响的数值模拟研究

根据某矿区铁路桥沉陷实际情况,运用有限元软件ABAQUS,对不同开采方式引起的地表沉陷和水平移动的变化规律进行数值模拟研究,通过数值模拟和理论研究,分析了地表移动的基本特征和相关特性;同时分析了该铁路桥因地表变形产生的附加内力的变化情况.该研究为采动区的桥梁保护提供了参考依据.     

开采顺序对地表沉陷影响的数值模拟研究

为了充分开采建筑物下的煤炭资源和缓解矿区采掘接替紧张的矛盾以及延长矿井服务年限,同时又能最大限度地减小地下开采对地表建筑物损害,结合湖南省新生煤矿伍家冲矿井特定的地质采矿条件,对工作面开采顺序与地表移动和变形的关系进行了数值模拟研究.模拟的结果表明,采用跳采开采时,建筑物的地表移动和变形各参数的最大值比顺序开采时的值要小.     

开挖沉陷地表变形可视化计算分析系统研究

建立开采沉陷预计计算与分析的模型，实现实测多点数据拟合分析、一般条件下的地面变形计算、山区地面变形计算、条带开采引起的地表变形计算及采留宽计算的可视化系统计算分析。本计算系统主要是运用数据之间的软件流进行数据的转换和传递，计算出沿下沉盆地的走向与倾向主断面的移动和变形分布规律以及受开采影啊的地表任意点的移动和变形值，此系统的应用对资源与环境的评价具有实际意义。     

考虑底板岩层移动的急倾斜煤层开采沉陷预计

分析了急倾斜煤层开采岩层和地表移动特点,总结了急倾斜煤层开采地表下沉盆地的4种类型,并对这4种下沉盆地的形成原因进行揭示。给出了急倾斜煤层开采沉陷预计建模的4条原则,并针对该原则提出了一种基于概率积分法的急倾斜煤层开采沉陷预计模型,该模型能清楚地解释急倾斜煤层开采煤层顶底板岩层移动和地表下沉的相互关系。建立了预计方法的坐标系,分析了预计参数的物理意义,并给出了预计参数的变化规律。编制了基于本文方法的计算机程序,并利用矿区观测站实测数据对本方法进行了验证。实验结果表明,本文方法对于倾角大于70°的急倾斜煤层开采沉陷预计效果较好,能为矿区的环境保护,地表移动预警起到决策支持作用。     

老采空区地表残余移动变形影响函数研究

为解决老采空区地表新建建(构)筑时的地基稳定性评价问题,填补规程空白,通过覆岩结构演变分析,提出地表残余移动变形的定义和2个阶段,指出第2阶段残余移动变形才可能对地表建(构)筑产生有害影响.发现垮落岩体压实特性自老采空区边界至中央具有明显的分区性:边界区空洞,老采空区中部垮落岩体空隙及其上部岩层裂隙.将这2组决定地表残余移动变形发生的老采空区及覆岩空间,分别转化为对应的等效开采厚度,采用概率积分原理构造出采动影响下地表残余移动变形静态影响函数,包括残余下沉、残余水平移动、残余倾斜变形、残余水平变形、残余曲率变形影响函数.应用这些影响函数进行计算表明,在老采空区两侧边界出现地表残余移动变形最大值,这与老采空区边界空洞较大、活化潜能大的机制分析结论一致;采用开尔文模型,分析老采空区及覆岩的蠕变特性,构造残余下沉坐标-时间函数,实现残余下沉的动态分析;通过实际观测数据和FLAC3D数值模拟2种方式验证,表明各影响函数可较好地描述地表残余移动变形规律.     

顺层岩质斜坡开采沉陷预测模型研究

为有效预测地下采矿诱发山区顺层斜坡的沉陷变形,在分析概率积分法水平地表开采沉陷的基础上,以与岩层、矿体的倾角相同或者相近的顺层岩质坡体为研究对象,建立单元体开采和半无限开采情况下顺层岩质倾斜地表的开采下沉变形预测模型,并给出预测模型的解算过程及步骤。通过2个矿山开采沉陷实例,将预测模型的解算结果分别与现场实测数据、相似模拟试验观测数据进行对比分析,结果表明:预测结果与现场实测下沉量吻合良好,与相似模拟试验观测下沉曲线形状相似,最大下沉量基本一致,符合试验原型的实际情况,预测结果能够反映顺层倾斜地表开采沉陷的情况,预测模型具有较好的适用性。     

厚松散层重复开采地表移动变形特征比较与分析

根据某矿厚松散层、大采深、长工作面、机械化采煤条件下2个初采和1个重复开采工作面观测站实测资料,通过移动变形计算和规律分析,获取了基于概率积分法的地表移动变形预计参数,从地表移动持续时间、下沉状态、地表移动盆地特征、概率积分法参数等方面总结了重复开采与初采时地表移动变形规律的差异,为类似地质采矿条件下的重复开采地表移动变形规律分析提供参考。     

基于概率积分法的开采沉陷预计分析

首先介绍了概率积分法计算地表移动变形的基本原理,其次运用VB语言编制了计算矩形工作面地表移动变形的预计程序,并结合鲍店泗河堤坝下采煤实例,预计了堤坝沉陷及变形量,并计算了堤坝回填土方量,以期为矿区开采奠定基础.     

基于倾角变化的最大下沉值计算方法

最大下沉值是度量层状矿体(如煤层)开采引起的地表移动变形程度的重要参量。地表最大下沉值与开采工作面几何要素相关，基于倾角变化的最大下沉值计算模型综合反映了这些因素的影响关系，在一定程度上从岩层移动机理揭示了开采沉陷的层面效应和尺寸效应，为建立不同级别倾角煤层开采沉陷的统一模型打下了基础。     

煤矿开采沉陷对地面建(构)筑物的影响

介绍了煤矿开采沉陷对地面建筑物的影响问题，从采空塌陷的一般规律、地表移动和变形等方面进行了论述，指出了煤矿开采沉陷的防治方法和措施。     

于广明著《矿山开采沉陷的非线性理论和实践》1993年煤炭工业出版社出版

人们很久以前就认识到了地表沉降是采矿带来的一种灾害问题。为了减少开采损害,全世界很多科学家和采矿工程师把开采沉陷预测和控制视为重要的研究领域。多年来,基于观测到的地表沉陷特征开发了许多种开采沉陷预测方法,包括经验公式、剖面函数法、影响函数法及在简单地质条件下进行相对规则开采的地表沉陷的计算模型。数学模拟和物理模拟为研究不同岩层结构的地层沉陷提供了另一种可能,即可直接模拟和观测地表及岩体内部破坏和移动规律,在这方面,中国学者辽宁工程技术大学于广明博士所著《矿山开采沉陷的非线性理论和实践》一书提供了…     

厚表土层下采煤对地表及铁路桥的影响分析

以淮南某矿区为例,用有限元分析了厚表土层下煤矿开采引起的地表沉陷、地表倾斜、水平移动及孔隙水压的变化规律,总结了地表移动的基本特征和相关参数;同时分析了位于该矿首采区的铁路桥因地表变形产生的附加内力的变化,为采动区的建筑物保护提供了科学依据。     

厚表土层下采煤对地表及铁路桥的影响分析

以淮南某矿区为例，用有限元分析了厚表土层下煤矿开采引起的地表沉陷、地表倾斜、水平移动及孔隙水压的变化规律，总结了地表移动的基本特征和相关参数；同时分析了位于该矿首采区的铁路桥因地表变形产生的附加内力的变化，为采动区的建筑物保护提供了科学依据。