基于Matlab的矿区地表移动与变形计算方法研究

运用开采沉陷理论、概率积分法、Knothe时间函数和坐标转换理论,基于Matlab编程语言对煤矿采空区地表移动变形值计算方法进行了探讨,主要得到了以下几个方面的成果:采空区上方地表移动与变形计算;预计时刻地表下沉与变形动态值预计;地表下沉等值面图和三维可视化效果图的自动绘制;采空区上方地表任意方向下沉与变形剖面图绘制;地表移动变形分布规律分析。本文的程序运行成果与矿区数字地形图一起作为G IS的输入数据进行矿区地表历史DEM的反演,对生产矿井开采技术可行性分析、地下保护煤柱设计以及矿区生态环境损害评价分析将起到至关重要的作用。     

工作面停采后地表下沉规律研究

随着矿业城市和矿区建设步伐的加快,建设用地紧张的问题日益突出,不可避免地将利用废弃采空区塌陷地进行建筑和兴建各种交通、电力通讯设施。老采空区上方建筑的关键因素是老采空区的残余移动量大小。通过多个矿区地表移动资料的分析得到工作面停采后地表下沉和下沉速度的规律,结合采空区上覆岩体应力应变变化规律,分析了停采后地表下沉速度变化的机理,分别建立不同阶段预计模型对工作面停采后下沉速度和下沉值进行预计,为老采空区残余移动变形预测提供了基础。     

老采空区地基稳定性评价及分区研究

为了研究老采空区地基稳定性问题,以徐州市经济技术开发区某场地为例,从采空区三带模型出发,对采空区地表变形机理及基本规律进行研究,在此基础上结合矿区煤层可采边界及地表移动变形参数,使用地表开采沉陷预计系统MSPS对采空区引起的地面残余变形程度进行预测。研究结果表明:目前场地地表移动变形的活跃期已经结束,未来的地表沉降变形将以残余变形为主,并根据残余变形程度对采空区稳定性进行合理分区,进而对工程建设提出指导建议。     

基于FLAC计算机数值模拟的采动影响机理研究

结合工程实例,运用FLAC软件计算机数值模拟,得出煤矿采空区上方地表移动和变形的特征,阐述了采动对矿区建筑物的影响,并给出采动灾害防治及建筑物保护措施。     

南水北调渠线通过采空区稳定性浅论

本文利用国内外的资料，论述了采空区地表移动的延续时间和残余变形时间，结合焦作矿区实测分析，提出了：南水北调渠线可通过稳定采空区，应避开不稳定采空区。     

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。     

浅议徐州市西部煤矿采空区工程地质特点

徐州西部矿区煤矿开采历史有60 a,开采形成了大面积的采空区。西部矿区采空区的埋藏深度较大,地表沉陷范围广,沉陷差异也较大。通过对西部矿区煤矿开采资料的收集后,总结和归纳了西部采空区的特点,有利于掌握采空区地表移动规律。目前局部区域由于终采时间短,地表残余变形较大,尚存在不稳定的采空区,这对于建设工程的选址规划及土地利用造成不利的影响。研究西部采空区的特点,对该区域岩土工程勘察及场地稳定性和适宜性评价具有重要的意义。     

高速公路下伏采空区工程注浆治理研究

由于高速公路建设的不断增多,新建高速公路穿越矿区采空区是不可避免的,采空区对公路建设的不良地质问题引起了各方的重视。为保障经过老采空区上方高速公路的安全和正常使用,减少地表的移动和变形带来的经济损失,地下采空区的治理和处理方法就显得非常重要。以某高速公路下伏采空区工程为背景,基于物探手段探明采空区分布范围及高度,通过有限元软件对采空区注浆处置进行模拟分析,对采空区的治理提出了一些自己的看法。     

开采沉陷地表移动变形影响因素分析

为探讨采场煤炭资源回采后采空区上方地表移动变形规律,采用理论分析,对开采沉陷地表移动变形机理进行研究,得到了岩层移动形式、地表变形特征和影响因素。研究结果可以为采空区地表稳定性研究提供理论依据与应用指导。     

FLAC在老采空区地基稳定性评价中的应用研究

以皖北某矿老采空区上方地基稳定性评价为例,研究了应用FLAC进行老采空区地基稳定性评价的过程与方法。研究表明,使用FLAC模拟老采空区地表移动和变形必须对岩层参数进行修正。模拟计算结果显示,老采空区地表残余移动变形与一般开采条件下主断面地表移动和变形具有相同的分布规律,在载荷作用下,地表移动和变形的大小范围均增大,该区域地表残余移动变形不会影响新建建筑物的安全使用。     

地表移动观测站布设及数据处理方法简析

在采空区上方建立地表移动观测站进行实地观测是获得地表移动规律的主要手段。由于过去计算手段的限制 ,观测站布设与数据处理具有较大的局限性 ,使地表移动和变形计算精度受到较大影响 ,文章针对传统的地表移动观测站布设和数据处理存在的问题 ,提出了解决方法。     

矿区地表沉陷控制与沉陷地表土治理措施

在煤矿生产过程中,煤炭开采所引起的采空区上方地表沉陷,已经严重影响了矿区正常的生产生活活动。综述了近年来国内对采区地表沉陷的防治工作,认为在做好开采沉陷控制的同时应加强对采空区地表沉陷所引起的一系列问题的有效修护,从而在保证煤矿正常生产的同时,维持矿区生产生活的有序进行。     

地表移动观测站布高及数据处理方法简析

在采空区上方建立地表移动观测站进行实地观测是获得地表移动规律的主要手段。由于过去计算手段的限制,观测站布设与数据处理具有较大的局限性,使地表移动和变形计算精度受到较大影响,文章针对传统的地表移动观测站布设和数据处理存在的问题,提出了解决方法。     

基于D-InSAR技术的金矿老采空区下沉监测与位置反演

为合理回收黄金资源,山东某黄金矿山对部分浅部老采空区残留的矿体进行了再次开采,重复采动破坏了地层的应力平衡状态,引起了老采空区"活化",导致地表发生移动变形,对地面建(筑)物带来了损害影响。为控制地表下沉危害,需要对"活化"的老采空区进行注浆处理,从而有必要准确确定"活化"采空区的位置。利用地表下沉信息反演"活化"采空区位置,结合合成孔径雷达差分干涉测量技术(Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar,D-InSAR),运用ALOS-1卫星和哨兵1A卫星数据提取了该矿区部分时间段的下沉量分布信息,并将D-InSAR监测结果与前期水准实测数据相结合,分析了矿区下沉的变化规律,确定了岩层移动参数,反演出了"活化"采空区的位置。研究表明:该矿区下沉活动仍在发生,但下沉速率明显放缓,2007年以后采取的充填治理方案效果显著;尽管金矿开采地表下沉量较小,应用D-InSAR技术仍然能够快速获取下沉信息,可进一步根据地表下沉信息反演"活化"采空区的具体位置。研究结果可为矿区采用D-InSAR技术监测地表沉陷以及反演矿井地下开采空间的动态发展过程提供有益参考。     

柴里矿区开采沉陷及其综合治理

在煤矿生产过程中,因井下煤炭的开采产生了大量的采空区,采空区的出现打破了周围岩体的平衡状态,导致岩体的移动并传到地球表面,引起采空区上方地表的变形,形成地表沉陷,给人们的生产生活造成了极大的危害。为了加强对矿区地表的沉陷治理,文中从枣矿集团公司柴里煤矿出发,根据柴里煤矿地表沉陷的现状,通过一些治理方法,取得了一定的成效,并对今后柴里煤矿的沉陷及其治理进行了预测,提出了自己的观点和看法。     

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.     

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。     

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     

采动条件下矿区铁路及站场变形预计系统研究

针对铁路下的煤层被采出后,采空区上方的岩层和地表移动导致的铁道线路及其他建筑物移位的问题,提出了厚煤层条件下放顶煤开采区的矿区铁道线路及站场道岔群的沉陷预计系统,掌握铁道移动与变形特点及动态变化规律,从而提出合理的线路维护措施尤其是铁路站场道岔群变形的治理技术,可保障铁路运输生产的正常进行及行车安全.     

广西合山煤田浅埋煤层采空区塌陷机理数值分析

针对广西合山煤田煤炭资源的枯竭,煤层开采引发的地面塌陷日益增多,地质灾害问题突出的现状,以煤田上塘矿区中南部的4个浅埋采空区为研究对象,在野外调查的基础上,利用离散元法建立三维数值模型,进行采空区顶板和地表的变形与应力分析,探讨了采空塌陷机理模式。分析结果表明:①采空区规模直接决定了地表变形程度,表土层厚度的影响作用是双向的;②地表水平移动极大值向下山方向偏移,下山方向顶板覆岩更易断裂和垮落;③采空区上覆岩层发育"两带",主要破坏形式为拉张破坏和剪切破坏;④浅埋采空塌陷的形成可归纳为开始、发展、贯通和稳定4个阶段,不同阶段均有典型的变形和受力表征。