山区采动地表裂缝预测方法研究

为客观预测山区采动地表裂缝的位置和宽度,在分析地表裂缝产生机理的基础上,以主断面上等坡度的坡段为研究对象,并以山区地表下沉、水平移动预计值为主要参数,按照矢量分解与合成法则求取坡段变形预计值,将岩土力学中的临界变形值作为地表起裂判据,进而确定采动裂缝出现的坡段及单位长度内地表裂缝宽度,最后分析了所提方法的适用性。选择山西古交嘉乐泉煤矿1208~1210对拉工作面为例进行实例分析,结果表明:坡段变形预测值和变形分布规律与实际符合较好,出现裂缝的坡段与现场勘查结果基本一致,从而验证了该方法的可行性与有效性。     

山区地表采动滑移机理及其向量分析

1 山区地表采动滑移机理以山区地表移动迭加原理为基础,分析了山区地表观测站和岩体内部的资料,且采用实验室模拟和数值模拟等手段,基本上摸清了山区地表采动滑移机理,现扼要归纳如下: 1 1 山区采动滑移主要发生在表土层与基岩的接触面上,如图1所示。     

山区地表采动沉陷预计的数值模拟

采用能完全考虑岩土体本构关系、岩土体环境以及地表地形的数值模拟方法,对山区含水风积沙地表采动沉陷规律预计进行了研究,编写了地表模型生成的前处理模块和地表移动计算的后处理模块,得出了榆林地区山区含水风积沙地表下的采动沉陷规律.     

基岩裸露山区采动地表移动规律研究

首先运用Auto CAD与Sufer软件建立山区地表模型,然后根据重庆松藻矿区石壕煤矿工作面的地质、地貌和采矿条件为原型,采用FLAC3D数值模拟软件建立和计算了裸露基岩山区水平煤层开采数值模型。根据模拟结果分析得到:1在采空区边缘区域,地表下沉值与水平移动受山区地表滑移的影响较大,在山顶和山谷区域,地表下沉变化较为平滑;2在山区凹形地貌下采动地表水平移动较平原地区要大,在山区凸形地貌下采动地表水平移动较平原地区要小;3在山谷区域,采动后地表受压缩的影响较大,水平变形压缩值较平原采动后要大;在山顶区域,采动后地表受拉伸的影响较大,水平变形拉伸值较平原采动后要大。     

山区重复采动下地表沉陷移动分析

通过对斜沟矿13#煤层的23103工作面进行地表沉陷移动观测,分析了山区条件下重复开采所引起的地表变形规律、地表破坏规律及地质灾害情况,以期对山区条件下的"三下"采煤、重复开采的煤柱留设和矿山环境的治理起到指导作用。     

喀斯特山区重复采动下地表沉陷预测研究

为保护矿区地表生态环境,提高喀斯特山区重复采动下地表沉陷变形的预测精度,首先理论分析了煤层采出后上覆岩层运移碎胀特征以及地表滑移机理,确定煤层采动引起山区地表移动变形的影响因素;在原有平地重复采动地表最大下沉值预测模型的基础上,考虑地表滑移对地表最大下沉值的叠加影响,构建了山区重复采动下地表最大下沉值预测模型,并结合数值模拟的方法,研究不同地面坡度下煤层采动对地表沉陷变形的影响;最后分别利用平地、山区重复采动下地表最大下沉值预测模型对采空区地表沉陷变形进行概率积分法预测,将预测结果与实测值进行对比分析.研究结果表明:基于山区重复采动下地表最大下沉值预测模型对采空区地表下沉值的预测精度较原有预测模型提高了1.4个百分点,水平移动值的测精度提高了4.3个百点分,表明山区重复采动下地表最大下沉值预测模型具有实用性,可为类似矿区的地表沉陷研究提供参考.     

深埋煤层采动山区地表移动规律实测研究

为研究深埋中厚煤层采动山区地表移动规律,在韩城矿区某综放工作面上方建立了地表移动观测站,通过分析地表移动变形实测数据,得出工作面开采引起的倾向非充分采动地表移动盆地变形值较大,对此采用概率积分法对数据进行了拟合并求取相关参数,研究结果为韩城矿区后续工作面开采沉陷的预计和保护煤柱留设提供了参考依据。     

山区采动滑移对地表移动变形的影响分析

以阳煤集团五矿三采区15#煤8303工作面地表移动变形观测站的实测资料为基础,在概率积分法的基础上考虑采动滑移的影响,分析了采动滑移对山区地表移动预计参数及地表移动变形状态的影响。用模拟求参的方法求出概率积分法地表移动变形预计参数;通过对观测站倾向B线与C线的对比分析,得出不同地形特征下山区采动滑移的特点。研究结果表明,在开采沉陷影响下,山区采动滑移是必然发生的;地形起伏越大,采动滑移对水平移动以及水平变形的影响越明显,且水平移动与水平变形的曲线波动越大。     

煤矿采动稳定区煤层气地面井抽采技术及应用

为明确煤矿采动稳定区地面井抽采技术内容,基于理论研究、类比分析与现场试验,深入分析了煤矿区地面井的类型及技术特点,指出采动稳定区煤层气地面井抽采技术更偏重于对煤层气资源的充分开发,该技术重点关注对产前煤层气资源量评估和破碎岩层钻完井工艺的研究与应用,其关键技术包括煤层气资源量评估、地面井结构优化设计、井位选择优化设计及钻完井工艺优化设计4个方面,应根据应用条件的不同具体分析,以保障煤层气开采效果。在山西晋城无烟煤矿业集团成庄煤矿的现场抽采试验表明:应用采动稳定区煤层气地面井抽采技术,地面井抽采气体积分数约40%,日均抽采纯量3 120 m~3,验证了采动稳定区地面井抽采技术的适用性。     

采动建筑物地表观测站及精度研究

探讨了采动建筑物地表观测站的合理布设，分析了观测精度，并对观测系统的可靠性进行了分析。     

山区采动滑移的应力—应变模型

作者通过大量观测资料的综合分析,在地表移动迭加原理的基础上,采用几何与力学分析相结合的研究方法,提出了山区典型地貌滑移应力—应变模型,并对非典型地貌的变异情况作了分析和研究。 1 山区采动滑移的特征通过对实测资料的分析,认为地下开采引起的山区地表点的移动向量R是由开采引起的采动分量J与采动引起的滑移分     

采动影响下山区与平原地区地表移动规律比较

地下煤炭开采后引起的地表移动和变形受采矿方法、地形及地质条件等因素的影响.介绍了山区和平原下开采引起的地表最大下沉点移动轨迹及变形曲线.通过对移动轨迹和变形曲线的比较,总结了2种地形条件下地表移动与变形规律的异同,有利于地表移动规律的进一步研究.     

采动地表动态下沉的时间函数模型研究

煤矿开采引起的地表变形是一个复杂的时间与空间过程。当设计开采方案与保护地面建筑物时需全面掌握地表下沉动态过程。虽然以往提出了大量的地表下沉时间函数模型,但每个模型均有其适用范围,因地制宜地建立地表下沉时间函数模型尤为重要。为了准确预测7226工作面开采地表下沉的动态过程,分析了Knothe时间函数模型的适用性。基于实测地表动态下沉特征,提出了一种新的Knothe-n时间函数,结果表明,Knothe-n时间函数能够准确预测地表动态下沉,且具有较广的应用范围。     

弱胶结地层重复采动条件下地表最大沉降模型研究及应用

弱胶结地层重复采动条件下的地表沉降特征对西部弱胶结矿区煤炭资源安全高效开采与生态修复具有十分重要的意义。采用理论分析、相似模拟、数值模拟及现场监测等方法,对弱胶结地层矿区重复采动条件下的覆岩运移规律及地表沉降模型进行了研究,并进行了工程应用。通过理论分析探讨了弱胶结岩石的碎胀性特征及重复采动覆岩运移对地表沉降的影响机制,建立了“弱胶结地层重复采动条件下地表最大沉降模型”,其中弱胶结岩石的碎胀系数、下层煤的采厚均与弱胶结地层重复采动地表最大下沉值之间呈线性关系。通过相似模拟、数值模拟分析了弱胶结地层重复采动覆岩与地表沉降特征。研究结果表明：弱胶结地层初次采动和重复采动覆岩离层高度发育规律基本一致,均呈现阶梯状上升;重复采动地表下沉曲线呈非对称性分布,最大下沉值偏于开切眼侧的规律;并给出了初次采动和重复采动后的覆岩最高发育高度、地表最大下沉值和地表下沉系数。采用已建立的地表最大沉降模型对现场地表最大下沉值进行预测,地表最大沉降模型预计值与工作面回采过程中现场实测值相近,验证了“弱胶结地层重复采动条件下地表最大沉降模型”的合理性,同时工作面回采结束后的地表最大下沉预计值可为现场实际工作提供参...     

松藻矿区采动稳定区煤层气地面井抽采试验及应用效果

为验证采动稳定区煤层气资源评估、地面井优化设计和安全抽采等成套技术的适用性,在松藻矿区石壕煤矿进行了采动稳定区煤层气地面井抽采试验。在提出稳定区煤层气资源量评价选区基本原则的基础上,利用分源加法评估技术估算了试验点的可抽采煤层气量,进行了230 d的抽采试验,采出煤层气49.7万m³,约占估算可采气量的30%,拟合的长期最大可采气量达94万m³。试验表明:试验点采动稳定区内煤层气浓度约30%,分源加法评估结果的准确率受浓度等关键参数取值影响显著;影响采动稳定区地面井抽采效果的关键问题不是地面井筒的变形破坏,而是布井位置选择、钻井设备及工艺的选择、钻完井质量控制等因素,清水钻进工艺在钻越采动裂隙带时宜谨慎使用。     

山区采动滑移模型的统一预测参数研究

针对山区滑移模型预测参数选取困难的问题,提出了山区滑移模型统一预测参数的求解方案.在收集、分析山西省主要矿区14个具有代表性的地表移动观测站数据的基础上,将山区采动滑移模型预测参数和相同地质采矿条件下的概率积分法最大下沉预测值作为控制向量,以最大下沉实测值作为输出向量,采用最小二乘非线性拟合优化算法求解,得到了统一预测参数(A=7.63,P=1.60,t=3.40).实例分析结果表明,应用统一预测参数进行山区开采沉陷预计得到的下沉、水平移动预测值的平均相对误差分别为9％和21％,满足工程精度要求.     

地表岩移观测在店坪煤矿地表采动影响中的应用

岩层移动与地表沉降对于煤矿地表采动具有直接影响,在掌握研究对象具体信息的基础上,围绕移动观测站设计目的与沉降监测技术依据进行分析,探讨了如何选取和建立控制点与监测点,明确移动观测的内容后对地表调查结果进行总结,分析了地表岩移观测应用于店坪煤矿的社会和经济效益。     

非充分采动地表移动规律

利用孔庄煤矿7338工作面地表移动观测站的实际条件, 通过非主断面测线的布设,对非充分采动条件的地表移动规律进行了分析, 并取得了该条件下的地表移动参数, 为今后村庄下工作面的开采宽度设计提供了依据。     

采动覆岩与地表下沉关系模型及离层量估算方法

地下开采可能导致地表沉陷、基础设施损毁、土地破坏或地面积水等,进而诱发生态环境恶化。而采空区固体充填和覆岩离层注浆是控制岩层移动,减小采动损害的有效技术手段。传统的覆岩离层注浆往往采用关键层理论、数值模拟、相似材料模型实验和理论分析手段,因涉及的物理力学参数多、边界条件限制等,计算过程复杂,仅能给出离层层位,难以定量确定离层量。开采沉陷研究表明,采动覆岩与地表移动方向指向采空中心,移动边界可以简化为线性边界,基于下沉盆地主断面上地表下沉与任一覆岩下沉的面积相等和煤系地层的层状特征,构建了采动覆岩与地表下沉的关系模型,较好地反映了覆岩与地表下沉随边界角、工作面宽度、开采深度的发展演化规律。采动覆岩与地表下沉比值随埋藏深度增加而增大,反映了采动下沉效应从顶板向覆岩、地表的传递规律;随着宽深比的增加,同一层位岩层下沉与地表下沉比值减小,地表下沉增大;当边界角减小时,地表下沉范围增大,地表下沉值减小。结合钻孔揭示的覆岩结构与组合,可以逐层计算上覆岩层和地表的下沉值,利用两相邻岩层下沉的非一致性,可以确定各岩层间的离层量,通过计算导水裂隙带高度,剔除导水裂隙带内无法形成封闭充填空间的无效离层,进...