基于UDEC及沉陷预计的高速路下采煤路面安全性分析

为了解决我国"三下"压煤严重,开采风险较大的问题,以高速路下压煤开采为背景,提出了运用离散元UDEC数值模拟软件和开采沉陷预计系统对开采完成后地面的变形进行研究的方法。运用UDEC模拟地表最大下沉量为227 mm,最大倾斜值为0.45 mm/m,最大曲率值为0.05 mm/m2,最大水平变形值为0.3 mm/m;运用开采沉陷预计地表路面最大下沉量为280 mm、最大倾斜值为2 mm/m、最大曲率值为-0.02 mm/m2、最大水平变形量为1.5 mm/m。研究结果表明:高速路路面的下沉、倾斜、曲率、水平变形均在"三下"压煤规程规定砖混结构建筑物的I级损坏变形范围内,也在交通部发布的《采空区公路设计与施工技术细则》规定的高速路地基允许变形的范围内,确定出此设计方案对高速路的安全运行没有影响。这种研究方法从理论上验证了开采方案的可行性,为"三下"开采方案可行性论证提供了方法。     

建筑物下ZFN87013工作面开采地表变形预计

为分析东宁煤矿建筑物下ZFN87013工作面开采可行性,采用概率积分法对其采后的地表变形进行分析。通过查阅文献,确定一级保护标准各个变形值:极限倾斜值小于等于3. 0 mm/m、曲率值小于等于0. 2×10~(-3)/m、水平变形值小于等于2. 0 mm/m、扭曲变形值小于等于0. 1×10~(-3)/m、剪切变形小于等于1 mm/m。基于概率积分法应用MATLAB软件对采后地表变形进行预计,得到下沉最大值为1. 344 0 m,倾斜最大值为0. 522 9 mm/m、曲率最大值为0. 005 6×10~(-3)/m、水平移动最大值为0. 832 2 m、水平变形最大值为0. 374 1 mm/m、扭曲最大值为0. 007 7×10~(-3)/m、剪切最大值为0. 414 6 mm/m。对比一级标准和预计结果,得出ZFN87013工作面开采可行。     

某煤矿巷式淋浆连采连充工作面地表沉陷预计

结合某煤矿1601工作面的生产技术条件,结合概率积分法,采用覆岩综合评价系数对地表开采沉陷进行了预计。结果表明:地表最大下沉值为450 mm,最大水平变形为1.5 mm/m,地表最大倾斜变形值为2.2 mm/m,地表最大曲率为-0.022×10~(-3)/m,地表建(构)物在I级破坏变形范围内,需采取相关措施进行治理,以确保矿区安全生产。     

固体充填开采地表沉陷实测规律及控制效果分析

为研究充填开采地表沉陷特征及响应过程,以唐山矿9号煤层T3292充填工作面为工程背景,通过布置地表沉陷观测站进行长期观测,采用现场实测与理论分析相结合的方法,基于概率积分法分析地表变形参数。结果表明,充填开采地表下沉值较小,最大下沉值93mm,仅为采高的2.66%;工作面推进过程中地表超前移动,超前影响距离与超前影响角平均值分别为184.8m、75.7°,随着采空区面积的增大,超前影响范围略微增加;充填开采下沉系数为0.0283,主要影响角正切值为1.2,分别为垮落开采的3%～5%和50%～62%;地表最大水平变形0.236 mm/m、最大倾斜变形0.155 mm/m、最大曲率0.393×10-3 mm/m,对工作面进行合理的固体充填开采能有效控制地表变形,减小对地表建(构)筑物的损害。     

急倾斜矿体充填法开采的地表沉陷特性研究

建筑物下开采资源时,必须对开采引起的地表沉陷及其对建筑物的影响进行评价,确保建筑物的安全。针对赵平房铁矿矿体的急倾斜特性,结合空场嗣后充填采矿方法,运用有限元分析软件进行数值模拟分析,获得了矿体开采、充填后地表的移动变形规律,以地表倾斜、曲率和水平变形为评价指标,研究了地表的沉陷特性。数值模拟结果显示,两步骤开采引起的地表竖直方向最大位移为0.37 m,倾斜、曲率和水平变形最大值分别为0.794 mm/m、0.0096mm/m2、0.710 mm/m,其值均远低于我国建筑物的保护等级标准。结果表明,赵平房铁矿矿体的充填开采对地表建筑物沉降安全的影响不明显。     

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,...     

预计参数对开采沉陷的影响研究

随着煤炭资源的开采,开采沉陷所引发的环境破坏问题日益严峻。如何建立准确的开采沉陷预计模型至关重要。基于MATLAB平台开发了开采沉陷动态预计系统,结合工程实例分析了下沉系数、主要影响半径、开采速度这3个预计参数对预计结果的影响。研究表明:下沉系数增大,地表下沉盆地陡峭,水平移动距离与曲率也随着增大;主要影响半径增大,地表下沉范围增大,下沉曲线的拐点不变,而主要影响半径减少会使开切眼与终采处地表倾斜值和曲率值在小范围内急速增大,对地表扰动影响较大;加快开采速度,利于减少地表的移动变形量,从而减少采动对地表的影响。     

高河能源分层充填开采技术及地表移动变形预计

针对高河能源"三下"压煤量大的问题,分析了分层充填开采的巷道布置,并在此基础上对充填开采后的地表沉陷进行预计。结果表明:地表建筑物区域最大下沉75 mm,倾斜变形最大1.3 mm/m,最大水平变形0.8 mm/m,建筑物变形值均在I级损坏允许值的80%范围内,不会影响地面建构筑物安全和正常使用。     

煤矿开采引起地表移动变形的现场观测

煤炭开采引起的地表移动变形一直困扰着矿区的经济可持续发展和环境保护。以潞安矿区某矿回采工作面为例,通过建立地表岩移观测站进行现场实测,并通过对实测数据进行统计整理和分析得出:试验工作面开采影响期间,地表移动变形规律符合煤矿开采引起地表移动变形的一般规律;同时计算出开采影响期间不同时间段内的下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形值。统计分析结果为该矿井已规划开采区域的地表移动变形预计提供基础资料,为煤炭开采的工程设计和矿井施工提供理论依据,同时对"三下"采煤具有一定的指导意义。     

急倾斜矿层开采地表移动变形预计

常用预计方法不适用于急倾斜矿层开采地表下沉预计,预测结果与实测数据相差较大,难以符合实际生产要求。在急倾斜矿层开采地表移动变形预计中一般采用皮尔森Ⅲ型函数,由于该模型所需的计算参数较多且求取方法较为复杂,在实际工作中并未得到广泛应用。采用改进的皮尔森Ⅲ型函数进行急倾斜矿层地表移动变形预计,改进后的皮尔森Ⅲ型函数与经典皮尔森Ⅲ型函数具有相同的性质,参数物理意义明确且方便求解应用。根据某金矿地表移动观测资料,采用改进的皮尔森Ⅲ型函数为预计模型,应用MATLAB软件进行了模拟计算,预计了急倾斜金矿层开采引起的地表下沉、倾斜和曲率,分析了地表移动变形预计的特点,为金矿建(构)筑物下安全开采提供了依据,为实现急倾斜矿层开采地表移动变形精确预计奠定了基础。     

高应力区超高巷采矸石充填采煤技术

煤炭资源开采导致了严重的塌陷破坏和生态环境问题。结合某矿高应力试验区边角煤的相关条件,开发巷采矸石充填置换边角煤技术,对煤柱的稳定性进行了分析,并对高应力区巷采矸石充填开采沉陷进行了预计。研究结果表明,在高应力区进行采高5.8 m巷采矸石充填开采是可行的。需分两步进行:早期贮矸空间两侧煤柱的宽度取15 m,掘进巷道宽度取5m;后期待早期的巷采贮矸空间完成充填后,在原留设的15 m煤柱中间再掘后期的贮矸空间,宽度仍为5 m,两侧剩余煤柱各为5 m,煤柱稳定性系数均大于1.5。地表移动与变形最大值分别为:下沉169 mm,水平移动60 mm,水平变形0.2 mm/m,曲率0.002 m-1,倾斜0.5 mm/m,远远低于一般建筑物受采动影响的临界变形值。     

龙滩矿井采煤工作面诱发开采沉陷的动态变化特征

为掌握地下开采引起的地表沉降动态变化规律与特征,在龙滩矿井3115工作面对应地表建立地表移动观测站,运用理论分析法对监测数据进行分析整理,据此绘制地表移动变形曲线并详细叙述其特征。研究结果表明:地表最大下沉值约为73 mm;各测点的下沉值、倾斜值及曲率值随工作面推进呈逐渐增大的变化规律。通过掌握工作面开采时地表移动变形规律,可为开采沉陷综合治理及矿区地质环境保护工作提供数据支持和技术性指导。     

近水平煤层开采地表移动边界的预测研究北大核心

预判开采沉陷对地表的影响是进行生态恢复治理规划时的1个重要环节,绘制等值线图是该环节的前提条件;以近水平煤层开采为例,运用FLAC^(3D)进行数值模拟时,计算结果中只有下沉值和水平移动值,没有倾斜、水平变形和曲率值,且无法生成等值线图,不能直观反映地表受影响的范围和程度;针对这一问题,通过FISH语言编程对模拟结果进行数据的后处理,在Surfer软件中绘制等值线图。结果表明:霍宝干河煤矿地表发生拉伸破坏的临界水平变形值为2.15 mm/m;FISH代码能够实现采煤沉陷特征值的提取,可以预测出地表移动盆地最外边界、地表危险移动边界、地表移动裂缝边界和裂缝产生的范围;工作面推进方向和开采顺序的不同会导致地表移动盆地边界距离采空区边界左右间距不相等。     

山区采动地表数字地面模型及应用

衡量矿山地下开采引起地表移动的变形参量包括下沉、水平移动、倾斜、水平变形和曲率,根据其具有显著的空间特征,首次提出了山区采动地表数字地面模型种类,并应用山区开采沉陷预计绘制了地表移动变形等值线,结合矿区地表建筑物损坏的临界变形值,提出应用数字化形式对地表建筑物损坏等级及损坏范围的判定方法,以此为矿区地面建筑物的预先防护提供决策。     

煤矿开采沉陷移动变形预测

为了预测评价开采沉陷对矿区环境的影响,正确选择环境保护措施,必须对开采沉陷引起的地表下沉、倾斜、曲率、水平变形等移动变形值、地表移动持续的时间和最大下沉速度、开采沉陷的范围、冒落带和导水裂隙带的高度以及采动过程中地表移动变形等进行预测,本文将介绍几种预测方法.     

露井协采条件下的开采沉陷研究

为掌握露井协采模式下井工开采引起的覆岩层沉陷规律,通过在工作面上方布设地表移动变形观测站,实地观测各观测点的位移和测点之间的相对位移,依据概率积分预计模型,全盆地拟合对开采沉陷规律进行分析。结果表明,井工一矿上窑区19001工作面上方地表随工作面开采呈现下沉值、倾斜变形绝对值、曲率变形绝对值逐渐增大直至最大,水平移动绝对值逐渐增大后有一定减小,水平变形绝对值逐渐增大直至压缩变形值达到拉伸变形值的2~4倍的动态规律。     

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。     

下煤层充填开采充实率设计的数值模拟

多煤层开采时,下煤层充填开采效果会直接影响地表移动变形值。充实率越高,地表缓沉效果越明显,但其开采成本也越高。基于此矛盾点,利用FLAC3D数值模拟软件,系统地研究了某矿区下煤层不同充实率方案时地表移动变形值的变化规律。实验结果表明：①随着充实率的提高,地表移动变形值是呈负指数函数减小的,直至趋于某值后不再变化;②在充实率为80%时,地表最大下沉值为750 mm、最大倾斜变形值为1.5 mm/m、最大水平移动值为1.4 mm/m,均满足规程要求。不仅能保证地面建（构）筑物的安全,还能达到最优的经济效益。研究成果对于指导下煤层充填开采具有十分重要的理论和现实意义。     

大采深条带开采地表移动和变形的预计

条带开采是进行建筑物下采煤时限制地表变形的措施之一,深部开采地表移动和变形规律与一般地质采矿条件下的地表移动规律相比发生了较大改变.以极不充分务带开采地表沉陷理论为基础,以林南仓矿实测资料为依据,对开采区域-650水平深部条带开采进行了预计,预计下沉的最大偏差为68mm,预计下沉中误差为39mm,远远小于经验公式预计下沉的最大偏差319mm和预计下沉中误差217mm.表明基于极不充分开采的地表沉陷预计理论改善了预计精度,对于研究深部条带开采地表移动和变形的规律,解放建筑物下压煤,实现煤炭资源的可持续发展具有重要意义.     

条带充填开采充填率对地表移动影响因素研究

解决“三下”压煤问题的关键是地表沉陷的控制技术。条带充填技术的发展提供了一种经济有效的地表沉陷控制技术,本文采用数值模拟的方法研究了厚松散层下条带充填开采充填率对地表移动变形的影响因素及其规律。结果表明随着充填率的增加,主断面地表移动变形的下沉值、倾斜值(绝对值)、曲率值、水平变形值逐渐减小;当充填率由64.5%~69%时,地表最大下沉值、倾斜值极大值呈显著减小趋势,曲率极大值的减小幅度有所降低,水平变形极大值的减小幅度先减小后变大。