凌志达矿双层煤重复开采条件下地表移动变形规律研究

为研究凌志达矿下层煤(15#煤)开采对地表移动变形的影响,基于地表观测站的实测数据,分析得出了15#煤层开采的地表移动变形规律及地表移动变形特征参数。通过MSDFVS与FLAC3D对地表移动变形进行预测和模拟,进一步验证了结论的可靠性;通过与上层煤(3#煤)开采时地表实测资料的分析对比,确定了15#煤与3#煤开采地表移动变形特征的差异。     

厚冲积层急倾斜煤层群开采重复采动下的开采沉陷

针对新集三矿急倾斜煤层开采复杂的采矿地质条件,运用求解非线性大变形问题有限差分法 (FLAC),对不同开采方案所引起的岩体移动和地表沉陷进行了研究;实验表明,煤层区段间正台阶顺序开采较为有利.区段间相互影响小,地表受采动损害小,有利于巷道布置.运用实验室相似模型试验方法对煤层开采引起的岩体移动和地表沉陷的基本规律进行了研究,发现地表处出现了水平移动的“指向异化”;而岩层土与表土层界面处出现了水平移动指向上山方向“指向同化”.综合模型试验和数值模拟的结果,总结出了新集三矿急倾斜煤层开采重复采动所引起的厚冲积层岩体移动基本特征和地表沉陷的相关参数.     

泉上煤矿建筑物下压煤开采技术探讨

对地表移动变形计算参数进行实测,分析建筑物下压煤开采地质条件、范围、岩层移动变形破坏规律,及井下煤层开采后覆岩移动变形破坏观测,全面论述了泉上煤矿建筑物下特殊条件开采的技术和方案,达到了合理、安全、经济开采的目的.     

多煤层条带开采地表移动预测参数分析

条带开采是国内外应用最广泛的控制地表沉陷、保护地面建筑物和生态环境的技术,同时也是绿色开采技术体系的主要技术措施之一.条带开采地表移动变形预测是进行建筑物下条带开采设计的关键,文章通过分析多煤层条带开采地表移动实测数据,建立了多煤层条带开采地表移动预测参数与条带开采宽度、层间距、上下煤柱空间位置关系等的关系,为多煤层条带开采地表移动预测参数选取提供了可行的方法.     

煤柱群下重复开采覆岩与地表沉陷数值模拟实验

为研究煤柱群下重复开采覆岩与地表移动变形规律并揭示其形成机理,以某矿8104工作面地质采矿条件为工程背景,采用有限差分程序FLAC3D建立了其三维地质采矿模型,分别开展了2种情况下(采用刀柱式采煤方法仅开采上层煤和在煤柱群下进行重复开采)覆岩与地表沉陷数值模拟实验。结果表明:仅开采侏罗纪煤层时,覆岩与地表不会发生明显沉陷;在煤柱群下重复开采时,覆岩破坏形成"四带"发育特征,即由下往上依次为垮落带、断裂带、弯曲带和切冒带;研究区地表下沉系数小、下沉盆地范围较大以及地表沉陷容易形成非连续移动变形。     

厚松散层下倾斜煤层开采地表移动规律研究

文中基于现场实测资料,开展了厚松散层下倾斜煤层开采地表移动的观测与研究,获得了地表移动的角值参数、动态参数和预计参数,揭示了特定地质采矿条件下地表移动变形的一般规律和特点,为"三下"压煤开采和开采沉陷预计提供了技术依据。     

磁莱铁路下采煤预计与开采验证

从地表移动的基本原理出发,论述了磁莱铁路下压煤的可采性,通过对实测资料与变形预计相比较,摸索出了深部煤层铁路下冒顶开采地表变形的规律及线路移动规律.提出了较为合理的预计计算参数,证实了铁路下深部冒顶开采试验是成功的,为以后安全开采铁路下压煤提供了可靠的依据.     

综采放顶煤地表沉陷规律及机理

在实测、实验和理论分析的基础上,系统地研究了综采放顶煤条件下地表沉陷规律及其机理.在综采放顶煤条件下地表移动剧烈,地表下沉盆地陡峭,移动变形集中,地表断裂比较发育.表现在参数上,地表下沉系数、主要影响角正切明显偏大.综采放顶煤条件下导水断裂带异常发育,其高度与煤层开采厚度近似成正比.     

大采深条带开采地表移动变形分析

煤矿井下开采范围的不断增加引起上覆岩层乃至地表移动和变形,导致矿区生态环境受到破坏。研究煤层开采引起的地表移动情况对地表沉陷预测和控制、"三下"压煤回收及减轻采动损害等具有现实意义。以山东梁宝寺矿3107、3111、3115条带工作面为工程背景,采用数值模拟及其GPS-RTK补以水准测量的方法对地表进行了观测,基于数据处理模型对实测数据进行了分析,获得了该开采条件下地表移动变形的基本规律。     

开采沉陷数值计算中煤层开采模拟

采用数值计算的方法进行地表移动变形预计,在"三下"采煤规程中已有介绍.但在利用岩体力学原理建立数值计算模型时,对于边界条件、岩层弱面等的处理,应是较为重要的内容.文中通过计算实例,介绍有限单元法计算地表移动变形时煤层开采的模拟,在考虑到成层面的滑动和采空区闭合度影响的情况下,对地表下沉进行了预计,并与实测结果进行比较.     

基于数字散斑技术的煤层群开采覆岩运移规律试验研究

为研究缓倾斜近距离煤层群开采时上覆岩层运移及含水层水动力演化规律,防止煤层群下行开采时发生突水事故,采用流固耦合相似模拟试验、应用数字散斑技术、理论分析等研究手段对某煤矿六采区综采工作面煤层群开采后的顶板变形破坏进行研究。结果表明:(1)14~#上组煤层开采过程中,隔离煤柱能够较好地控制顶板的移动变形,15~#下组煤层重复开采时会破坏上组煤层隔离煤柱,导致顶板的变形破坏加剧;(2)煤层群开采后覆岩位移传播方向为竖直方向,同一岩层位移呈现出中间下沉量大、两侧下沉量小的盆地特征;(3)应用数字散斑技术测得14~#上组煤层和15~#下组煤层开采后覆岩位移最大影响高度分别为29.0m和32.8m,与经验公式法计算结果进行对比,观测误差分别是1.8%和5.3%;(4)工作面依次下行开采14~#煤层和15~#煤层时,K_4含水层有发生突水的危险。     

开采顺序对复合残采区层间煤岩层矿压显现影响规律研究

为了研究上下煤层开采顺序对复合残采区层间煤岩层矿压显现影响的规律，以西山煤电白家庄煤矿上下部煤层分别采用刀柱法和长壁垮落法开采后形成的复合残采区为研究对象，综合运用现场调研、理论分析和数值模拟等研究方法，分析了上下煤层不同开采顺序对中部遗留煤层及其围岩应力分布、移动变形和破坏特征的影响。研究结果表明：相较于“先下后上”的开采顺序，采用“先上后下”开采顺序时，上下部煤层开采完毕后中部遗留煤层及其围岩的应力集中程度更低，双重采动所造成的应力影响范围更小|采用“先上后下”开采顺序时，复合残采区层间煤岩层移动变形量较“先下后上”开采顺序时小|采用“先上后下”开采顺序时，上部煤层遗留刀柱煤柱下方岩体未受到塑性破坏，即该区中部煤层整体稳定性较好。研究可为同类型赋存条件的复合残采区中部遗留煤层安全开采提供理论基础。     

近距煤层高效保水开采理论与方法

地下煤炭资源开采极易导致珍贵的浅表水资源流失,从而造成地表植被死亡和生态系统失衡。为保护维系西部矿区生态环境的浅表层水(河流湖泊水和第四系砂层潜水),尤其是为保护地下潜水(生态)水位,基于前期已取得的浅埋单一煤层保水开采理论成果和岩层控制工程经验,提出保(生态)水位和突水防治一体化的近距煤层水资源保护性采煤构想。以"高效保水采煤"为目标,针对近距煤层与极近距浅表水下开采条件,研究解决反复开采扰动区区域覆岩导水裂隙协同控制、极薄阻隔层低损伤控制,以及采掘面涌(突)水灾害监测预警等技术难题。提出长壁保水采煤方法、壁式连采连充保水采煤方法和采掘面突水红外监测辐射预警方法,实现近距煤层安全高效保水采煤,具体包括近距煤层岩层控制、采动覆岩导水裂隙带高度计算、隔水层变形计算和承载煤岩红外辐射响应等理论和特征,以及反复开采扰动区域导水裂隙控制、充填体主动接顶和"采-支-运"快速作业等技术。最终确定了保水开采薄弱区,形成基于水资源保护的浅埋近距煤层工作面优化布置、采煤方法配置与水资源运移监测的高效采煤理论与方法体系。研究成果已在陕北与华北等矿区进行了保水采煤实践,为实现我国煤炭资源的绿色化开采提供支撑。     

基于微震监测的双系煤层开采覆岩运动与矿压显现关系

以大同矿区双系煤层开采为研究背景,基于高精度微地震监测技术,研究石炭系特厚煤层8104综放工作面开采过程中上部侏罗系煤层群复杂采空区影响下微震事件时空演化特征,得到双系煤层影响下覆岩运动与矿压显现的关系。结果表明:8104工作面接近和进入上部侏罗系煤层采空区对应区域,8104工作面覆岩运动加剧,侏罗系煤层的开采是工作面覆岩运动加剧的主要原因;侏罗系煤柱重叠区域微震事件密集分布,在工作面的开采扰动和重叠煤柱应力传递的共同作用下,微震总能量和能量大于10~5J的震动次数均处于较高数值,覆岩运动更加剧烈。临近采空区对8104工作面的强烈覆岩运动起到了关键作用,在临近采空区和侏罗系覆岩共同作用下,工作面超前微震事件集中,矿压显现剧烈。工作面开采扰动、临近采空区覆岩运动和侏罗系重叠煤柱的耦合作用,是石炭系综放工作面矿压显现剧烈的根本原因。     

“上柱-下垮”复合残采区中部残煤开采可行性评价

针对白家庄煤矿"上柱-下垮"复合残采区中部残煤的安全开采问题,采用实验手段研究了多重采动影响下中部残煤采场岩层的垮落特征、应力分布规律及塑性区分布范围,结合弹塑性力学理论分析了上下煤层开采造成的损伤破坏范围,对中部残煤开采可行性进行了研究。研究表明:(1)上下煤层的采动影响并未破坏中部残煤的宏观连续性,且在中部残煤开采过程中,上覆岩层结构相对稳定;(2)采场岩层的支承压力与塑性区的分布范围基本一致,二者皆可以评价上下煤层开采后层间岩层的损伤破坏范围,其损伤范围包含整个上位层间岩层和下位层间岩层的局部范围;(3)中部残煤主要受上部煤层开采影响,处于上部煤层开采损伤破坏范围之内,因此在中部7号残煤开采过程中,其采场顶板稳定性较差,应采取合理有效的顶板控制措施保证安全生产。     

采空区上覆煤层开采层间岩层移动变形实验研究

为了安全高效开采采空区上覆煤层,基于其层间岩层移动变形问题的重要性,采用相似模拟实验的方法研究了采空区上覆煤层开采层间岩层相同水平层位与竖直层位岩层的移动变形情况.结果表明,采空区上覆煤层开采使下部煤层开采的原"三带"均向上位扩展,并出现了层间岩层控制层;采空区上覆煤层开采层间岩层出现变形盆地,在控制层以下的岩层出现下沉盆地,而控制层以上的岩层出现分形盆地;同一层位岩层下沉随工作面推进呈现整体移动的偏态性,在移动变形过程中,控制层以上的岩层移动变形呈现连续性的特点,控制层以下的岩层移动变形呈现突变性的特点.     

厚煤层综放开采地表移动变形规律研究

为掌握厚煤层综放开采地表移动变形规律,高河煤矿在E1302工作面上方设置了地表移动观测站。通过对观测资料的分析与研究:给出了厚煤层综放开采条件下地表沉降曲线和最大移动变形值;求取了该矿地质采矿条件下地表岩移预计参数和角值参数;揭示了厚煤层综放开采条件下地表移动变形规律和特点。     

薄煤层超高水材料充填开采相似模拟试验研究

以山东某矿煤岩赋存条件为原型,取线性比Cl=1/150、时间比Ct=1/150、强度比CR=143×10 -3进行了薄煤层（厚度1.2 m）超高水材料充填开采相似模拟试验研究。设计了试验参数及超高水材料在模型采空区的充填方法,揭示了薄煤层超水材料充填开采采场覆岩及地表活动规律,并与类似条件下的垮落法开采进行了对比。结果表明：与垮落法开采相比,超高水材料充填开采时工作面超前支承压力的影响范围缩小且峰值明显降低,工作面后方上覆岩层稳定时间缩短,没有出现垮落带与明显断裂带;该技术能将地表移动和变形控制在规定要求的范围内,提高充填率有助于降低覆岩活动与地表变形程度。     

中厚-厚煤层近距离高效同采矿压控制研究

南阳坡煤矿主采煤层为3号煤和4号煤,层间距23~26m,下部煤层开采受上部煤层开采损伤影响,为中厚-厚煤层近距离同采。基于煤岩物理力学测试、在线应力监测、支护载荷无损监测及数值计算,得出了监测区域的侧向应力分布规律,3煤开采对下煤层传递角为45°,显著支承压力增高区域传递角为31°;监测评价沿空30205运输顺槽、4105运输顺槽支护效果,分析下煤层沿空巷道变形严重的四个原因;确定了未采下区段4107回风顺槽设计留设的区段煤柱尺寸以及正常条件下下煤层滞后上煤层合理距离。研究结果有助于合理设计采场及选取支护参数,有利于实现中厚-厚煤层近距离高效同采。     

大采高浅埋煤层开采地表移动变形特征研究

 大采高浅埋煤层开采地表地表移动变形具有一定的特殊性,在对韩家湾煤矿2304工作面开采地表移动观测的基础上,确定了韩家湾煤矿开采岩层移动参数,分析了影响采空区地表裂缝形成的主要因素,给出了厚松散层浅埋煤层开采地表移动变形破坏规律。为今后矿井“三下”开采以及保护煤柱的安全合理留设提供相关参数与科学依据。