正断层存在的地表沉陷特殊性规律研究

工作面周边存在较大断层时,一般采用留设断层保护煤柱法,使覆岩移动不直接影响到断层。为分析受正断层影响的地表移动变形规律,通过工作面开采前后地表裂缝与房屋墙体裂缝损坏的现场调查,发现位于常规沉陷影响边界之外至断层露头范围内仍有平行于断层走向的地表裂缝及墙体裂缝性损害;应用FLAC3D模拟研究了正断层影响下的上盘煤层开采时地表沉陷特征及断层带应力变化特征。结果表明：受开采扰动影响的断层带附近原始构造应力得到释放并产生一定变形,反映至地表为非对称性的偏态下沉;建筑物下伏岩层有较大断层时,应在边界角法或沉陷预计法留设地面建筑保护煤柱的基础上,考虑留设合理宽度的断层安全煤柱;同时提出断层带周边的应力变化可作为断层受开采沉陷影响与否的判定依据。     

正断层存在的地表沉陷特殊性规律研究

工作面周边存在较大断层时,一般采用留设断层保护煤柱法,使覆岩移动不直接影响到断层。为分析受正断层影响的地表移动变形规律,通过工作面开采前后地表裂缝与房屋墙体裂缝损坏的现场调查,发现位于常规沉陷影响边界之外至断层露头范围内仍有平行于断层走向的地表裂缝及墙体裂缝性损害;应用FLAC~(3D)模拟研究了正断层影响下的上盘煤层开采时地表沉陷特征及断层带应力变化特征。结果表明：受开采扰动影响的断层带附近原始构造应力得到释放并产生一定变形,反映至地表为非对称性的偏态下沉;建筑物下伏岩层有较大断层时,应在边界角法或沉陷预计法留设地面建筑保护煤柱的基础上,考虑留设合理宽度的断层安全煤柱;同时提出断层带周边的应力变化可作为断层受开采沉陷影响与否的判定依据。     

断层活化对建(构)筑物保护煤柱留设的影响分析

现场开采实践表明,合理留设断层影响下的建(构)筑物保护煤柱是煤矿初步设计中需要考虑的重要问题之一。在分析采动断层活化的力学机理的基础上,结合各种产状的断层对采动地表移动变形的影响,给出了受断层影响下的建(构)筑物保护煤柱留设方法。研究表明,采动断层活化与断层面的应力状态、断层倾角、断层面岩石的黏聚力和内摩擦角,以及断层面上的流体压力等因素有关,断层对地表移动变形的影响与断层面的倾向和倾角有关。在进行断层影响下的建(构)筑物保护煤柱留设时,应当考虑到工作面开采参数、断层面的物理力学参数和开采方法等影响因素,综合采用数值模拟和相似模拟等手段确定保护煤柱的宽度。     

次生断层影响下底板断层保护煤柱留设数值模拟研究

为了解决次生断层影响下断层保护煤柱留设的问题,运用数值模拟软件FLAC3D对不同倾角和主、次断层间距情况下断层保护煤柱留设宽度进行模拟分析,得出不同条件下的断层保护煤柱宽度留设。研究结果表明,主断层附近存在底板次生断层的情况下,底板连续性较差,在采动影响下底板易发生破坏,底板破坏区域容易和主断层连通,需留设较宽的保护煤柱;在断层倾角一定的情况下,在某一主、次断层间距内,次生断层对断层保护煤柱留设有较大影响,超出此距离后,次生断层对断层保护煤柱留设宽度影响较小,断层倾角越大,此距离越小。     

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。     

断层保护煤柱留设方法研究

本文通过分析肥城矿区开采实践中出现的断层影响事例,研究断层对开采沉陷规律的影响,给出了遇到有断层情况下的保护煤柱留设方法,即选用具体地质条件下开采引起的地表移动变形边界角作为留设保护煤柱的主要参数,当条件允许时,也可选用边界角与移动角的平均值来设计保护煤柱。     

SODP软件在兴隆庄煤矿地表移动变形规律研究中的应用

兴隆庄煤矿1307工作面靠近京沪铁路,为了准确研究该工作面开采对铁路的影响及该区域的地表移动变形规律,在工作面上方布设了3条移动变形观测线,并按照规程要求进行了地表移动变形观测。观测数据使用SODP软件进行了处理,获得了该区域的地表移动变形参数和概率积分法沉降预计模型参数。从而为合理留设铁路保护煤柱、提高矿井资源回采率及今后类似条件下各类建筑物下采煤提供了科学依据。     

含断层构造采动底板岩体突水过程数值模拟

为确保承压水上煤层安全开采,从"下三带"理论入手,以实际工程为背景,基于FLAC3D数值软件,构建断层构造承压水上煤层开采模型,分析断层影响下底板破坏规律及突水路径,结果表明:随着工作面推进,在距断层一定范围内,煤层底板最大破坏深度为10 m,靠近断层时,受断层影响,煤壁前下方破坏深度增大至16m,并与断层破坏带导通形成突水通道;受采动影响,孔隙水压力沿着底板隔水层和断层均发生明显导升,其高度约6~8m不等,且流水矢量方向与底板突水通道路径一致;含30°、45°和60°断层工作面开采突水通道形成时,对应剩余临界水平煤柱长度分别为67m、37m和18 m,说明断层倾角越小,需要留设的保护煤柱越长,即在相同推进距离下,断层倾角越大越不易发生底板突水现象。该研究结果为矿井煤柱留设提供了科学依据,具有重要的实用价值。     

生产油气井受煤矿采动影响分析与合理煤柱留设技术研究

针对神府煤田油气重叠开采矛盾日益突出的现状,从煤炭与油气资源分布、赋存规律出发,分析了油气井保护煤柱留设的重要性,论证了依据地表移动变形实测参数进行保护煤柱设计的必要性。以禾草沟煤矿为例,对地表移动变形实测数据进行了拟合分析,得出了地表移动变形参数,并以该参数为依据进行了油气井保护煤柱计算。工作面推采过后,采用彩色钻孔电视孔内观测的方式对煤柱留设效果进行了验证,结果表明:油气井套管完好,未受到明显的采动影响,保护煤柱留设合理,能够实现煤炭与油气的安全共采。     

刀柱复采工作面地表移动塌陷规律分析

通过对刀柱复采工作面地表地形、地物,在回采过程中的移动、变形、塌陷的实测,分析总结了刀柱复采工作面地表地形地物在不同跨煤柱地质条件下的移动、变形、塌陷规律,以便工作面开采时留设合理的保安煤柱,促进工作面的安全高效生产。     

赵各庄矿极复杂区域保护煤柱留设数值模拟研究

针对赵各庄急倾斜、大断层和采空区下极复杂区域煤层开采中煤柱留设宽度问题,理论分析了极复杂区域煤柱留设条件:一是作为断层保护煤柱,二是作为9煤老空区保护煤柱。将断层煤柱划分为采空区一侧煤体塑性区、有效隔水煤柱的弹性区和断层处煤体裂隙带三个区域,分别计算煤柱宽度。在理论分析和数值模拟基础上,建立了极复杂区域老空区下急倾斜煤层开采保护煤柱数值模型,模拟分析了工作面无煤柱、煤柱距离32m和64m三种不同情况开采时工作面围岩应力变化、围岩位移变化和塑性破坏区等情况,直观分析解释煤柱留设的依据。结合现场地质条件,计算赵各庄3839区域煤层开采煤柱留设宽度为66.2m。     

埋藏条件复杂的煤层开采时岩层的移动

埋藏条件复杂的煤层开采时,岩层沿层理面和断层面的移动确定了开采有害影响区域的边界和移动盆地内移动和变形值的分布。在冲积层下煤层、构造断层和褶皱轴的露头处产生台阶状裂缝。为了保护建筑物,特别是竖井井筒免受岩层沿层理面移动的影响必须留设支撑煤柱。     

预计法留设建筑物保护煤柱

留设建筑物保护煤柱是保护建筑物安全使用的重要手段,在分析常规煤柱留设方法局限性的基础上,为了解决传统留设建筑物保护煤柱方法的不足,给出了采用预计法留设保护煤柱的具体操作方法,通过地表移动变形与建筑物强度特性相结合,以具体计算变形指标值的影响距离来划定保护煤柱范围,既能有效保护建筑物,又能综合考虑采厚、多煤层开采的影响。同时,结合留设保护煤柱实例,分析了该方法的合理性和适用性。     

长条形建(构)筑物保护煤柱留设及应用实践

根据开采沉陷规律,分析了利用移动角留设建(构)筑物保护煤柱的保护标准,针对长条形建(构)筑物的特殊性,分析了利用移动角留设长条形建(构)筑物保护煤柱存在的问题,由于该类型建(构)筑物长边距离较窄,地表叠加变形,使其不能有效保护建(构)筑物。提出利用地表移动与变形预计法进行长条形建(构)筑物保护煤柱的留设,既能有效保护建(构)筑物,又能避免留设煤柱过宽而减少资源采出率。     

工作面岩移观测方案设计

为研究古城煤矿地表沉陷规律,文章以古城煤矿N1305工作面为研究背景,在工作面上方地表建立观测站,定期观测工作面沉降情况,并对观测数据进行详细分析,得出该矿区地表移动变形规律及本地质条件下地表岩移参数,为矿区后续工作面保护煤柱的留设提供了科学指导。     

临涣煤矿薄基岩下条带开采地表沉陷实测研究

分析确定了临涣煤矿村庄压煤条带开采方案,经过两个条带工作面的成功试采,安全采出煤炭约11万t.地表沉陷实测结果表明:地面移动变形最大值均小于建筑物I级损坏临界值,建筑物未采取任何加固措施保护完好,留设煤柱能够保持长期稳定,取得了显著的经济效益.     

厚冲积层薄基岩下条带开采地表沉陷实测研究

理论分析确定了某煤矿村庄压煤条带开采方案,经过两个条带工作面的成功试采,安全采出煤炭约11万t.地表沉陷实测结果表明:地面移动变形最大值均小于建筑物I级损坏临界值,建筑物未采取任何加固措施保护完好,留设煤柱能够保持长期稳定,取得了显著的经济效益.     

根据地面斑裂推算岩层移动角

在煤矿生产过程中,由于地下采煤产生地表移动和变形,而地面有各种建筑物,需要留设煤柱加以保护.若要合理地留设煤柱,就要根据岩层移动规律,合理选择地表移动与变形的各种参数,而地表移动的移动角是煤柱留设的最基本参数,直接关系到煤柱留设的合理性.     

黄县煤田二次开采地表岩移规律探索

通过在黄县煤田已开采区地表设立地表岩移观测站和对井下二次开采引起的地表移动和变形进行观测,获得了相应的岩移参数,分析了工作面出现断层、冒顶、出水现象对地表岩移的影响,为今后二次开采建筑物保护煤柱留设提供了技术依据.     

上下盘开采断层滑移失稳诱发地表异常沉陷机理研究

当工作面上覆岩层中含有断层,开采造成断层带岩体滑移失稳时,断层露头处地表移动变形值往往异常增大.含有断层时的地表移动变形规律与不含断层时具有显著差别.为研究上下盘开采断层滑移失稳诱发地表异常沉陷机理,通过理论推导建立上下盘开采断层滑移失稳力学模型和土体近似悬臂断裂模型,并结合数值模拟和相似模拟实验对比分析上下盘开采断层滑移失稳机理及其难易程度.研究结果表明:断层露头处地表异常沉陷是断层滑移失稳后土体在断层露头处受悬臂作用而发生断裂的结果,上盘开采断层露头附近地表裂隙或台阶偏向采空区外侧,下盘开采断层露头附近地表裂隙或台阶偏向采空区;上盘开采断层可稳定区域比下盘开采大,上盘开采断层更容易维持稳定,下盘开采断层露头处地表更容易产生台阶下沉;上盘开采随断层倾角增大,断层稳定性变差,下盘开采当断层倾角小于断层带岩体内摩擦角时,断层一定会滑移失稳,而下盘开采随断层倾角增大,断层稳定性增强;下盘开采断层露头处剪应力与正应力的比值为上盘开采的5倍左右,下盘开采断层带岩体更容易滑移失稳;断层作为岩体中天然弱面存在,对采动应力的传递具有阻断效应.研究结果对分析断层影响下的地表沉陷规律及断层露头处建、构筑物的保护具有一定意义.