岩溶煤矿部分开采合理采高的研究

为了探究岩溶煤矿部分开采方法的合理采高,防止岩溶塌陷,以丰城矿务局某煤矿的地质条件和生产条件为背景,采用FLAC~(3D)数值模拟软件,模拟出了不同采高时上覆溶洞周围塑性区的发育情况,确定了矿井的最合理采高以及岩溶塌陷易发性的评价指标。研究结果表明,地下开采会使岩溶地层和表层产生拉应力,形成拉伸破坏区,对于浅埋溶洞,其周围拉伸破坏区易发展至表层破坏区而导致岩溶塌陷。由数值模拟结果可知,充分开采后上覆溶洞周围塑性区演化至非常接近贯通但又不贯通至表层塑性区时的采高为1.4 m,因此,该矿最合理采高为1.4 m。通过对数值模拟监测数据的计算分析及地表移动的计算分析可知,地表水平拉伸变形量大于1.89 mm/m时,地表可能发生岩溶塌陷。研究结论可为该岩溶煤矿安全、经济、绿色开采及相关研究提供依据。     

丰城矿区坪湖煤矿岩溶塌陷破坏研究

基于坪湖煤矿现场岩溶塌陷情况,阐述了影响岩溶塌陷的岩溶洞隙、覆岩盖层和外界动力等因素;系统分析了导水裂缝带、旱季地下水位下降和采动拉伸开裂等可能致塌原因,揭示了大面积长壁采动铅垂裂缝和水平离层是致使岩溶塌陷的外界动力因素和直接诱因;文中还总结了岩溶塌陷位置的采动影响特点,并利用概率积分法探讨了岩溶塌陷时地表变形初步指标。     

采动作用下浅埋岩溶洞塌陷的数值模拟研究

基于坪湖矿的塌陷情况,运用UDEC模拟软件对采动作用下浅埋岩溶洞塌陷的过程进行模拟。结果表明,在采动作用下浅埋岩溶洞塌陷的大致过程分为:溶洞的潜伏阶段、溶洞顶板垮落形成开口溶洞阶段、土洞不断发育阶段、地表塌陷阶段;溶洞顶板破坏的原因是由于水平应力的急剧减少造成的。模拟结果为采动作用下岩溶塌陷机理提供了分析依据,对于岩溶地区的生态保护有重要意义。     

采动影响区房屋损害地表移动变形临界值研究

采动影响区地表移动变形通过房屋基础与周围土体的摩擦力传递给上部结构,在房屋墙体内产生附加应力,当移动变形超过墙体的扰动影响最大承受值时,导致房屋拉破坏或压破坏,对采动区地表房屋造成损害。为解决采煤沉陷区矿方与百姓就房屋损害技术鉴定责任划分,以及村庄下开采工作面合理布置与尺寸优化问题,分析了地表水平变形与房屋墙体水平变形的关系,应用多研究手段推导出采动区房屋损害地表水平变形临界值的计算公式;同时引入了房屋损害裂缝角的概念,并提出了该角值的理论计算方法。结果表明:地表水平拉伸变形达到0.61mm/m,而水平压缩变形达到-1.33mm/m,采动影响区房屋墙体将会在薄弱部位出现采动裂缝,从而对房屋造成开采损害;矿区房屋损害裂缝角临界值约为58°,房屋裂缝角介于边界角和移动角之间。     

大柳塔煤矿多煤层开采覆岩变形破坏模拟研究

针对大柳塔煤矿远距离多煤层开采冒裂带发育及采动影响问题,通过相似模拟和数值模拟计算,系统研究了2个主采煤层开采过程中覆岩垮落、裂隙发育及地表沉陷规律。研究结果表明：浅部2-2煤覆岩主关键层破断后,顶板基岩会发生直达地表的整体切落现象,5-2煤一次采全高长壁开采冒裂带连通上部采空区,形成工作面涌水的导水通道;重复采动岩层与地表移动和变形值增大,非连续性破坏增加;采空区上覆岩体依据主应力分布可划分为双向拉应力区、拉压应力区和压应力区3个区,主应力状态对采动裂隙的形成、发育起着控制作用;采动影响与工作面几何参数密切相关,地表沉陷随着工作面斜长或采厚的降低而减小。研究成果对大柳塔及类似条件下的煤矿安全开采与设计有指导意义。     

补连塔矿区不同采高对覆岩移动和破坏的影响

通过利用FLAC3D数值模拟软件,以补连塔煤矿近水平煤层为背景,对补连塔矿区主要影响覆岩移动和破坏的不同采高进行研究,并分别建立了不同采高和地表移动、覆岩破坏、拉伸区的量化关系,可以预测大采高对采空区上覆岩层的损伤程度,并提前采取措施,可防止工作面溃沙、透水和保护地表植被。     

东胜煤田典型煤矿开采沉陷变形破坏研究

针对鄂尔多斯市东胜煤田煤矿开采沉陷引起的地表变形、破坏等问题，基于采动地表移动规律，结合东胜煤田典型煤矿岩移观测台账，采用非线性函数拟合法对采动引发的地表变形规律进行拟合；应用概率积分法进行对比验证，分析得出东胜煤田地表最大下沉速度与采矿条件之间的关系；应用极差和方差进行分析得出各影响因素中最大显著因素。以上研究成果以期为矿井工作面优化设计、采动损害程度评价预测以及采煤沉陷区的生态修复等提供基础参考和科学依据。     

条带式Wongawilli开采煤柱失稳覆岩破坏分析

为研究条带式Wongawilli开采煤柱失稳覆岩破坏机理及岩层移动特征,结合赵屋煤矿15号煤连采一区地质采矿条件,采用理论分析、现场实测、公式计算及相似模拟相结合的方法,建立了条带式Wongawilli开采煤柱系统模型,分析了煤柱失稳机理及其对覆岩的影响。研究表明:条带式Wongawilli煤柱系统中,个别损害或者不规则(有尖角)煤柱在矿山压力及地下水侵泡等不良因素的共同作用下可能发生破坏失稳,进而引发相邻煤柱失稳,产生"多米诺"效应,从而导致整个煤柱系统失效;煤柱一旦发生失稳,开采工作面由非充分采动转化为充分采动,加剧覆岩破坏,导致地表塌陷。     

山区沟谷地形采动覆岩移动变形数值模拟

针对山区沟谷地形条件下的开采沉陷问题,以山西宏盛煤矿为工程背景,采用UDEC数值模拟软件建立了沟谷地形条件下采动过程中覆岩与地表移动变形数值模型,重点分析了采动过程中覆岩与地表的力学损伤状态及位移变化.研究表明:采动程度对覆岩与地表的损伤状态具有重要影响,即采动程度越大,处于塑性破坏区的覆岩范围越大;沟谷地形地面坡度产生的附加水平移动对冲是形成谷底地表隆起的主要原因.     

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。     

煤矿地表塌陷预测精度分析

预测煤矿地表塌陷面积和地表破坏程度主要通过两种手段,一是利用地表移动角量参数预测地表塌陷程度和塌陷面积,另一是利用地表移动变形值预测地表塌陷面积。利用地表移动角量参数塌陷面积的预测精度主要取决于塌陷范围的圈定精度和塌陷面积的量算精度;利用地表移动变形值预测地表塌陷程度和塌陷面积的预测精度主要取决于地表移动变形值的预测精度     

采动影响下天然气管道变形演化模拟试验研究

研究煤与天然气共采区域内天然气管道变形、破坏及失效模式,可准确地预测和修正采动影响下管道变形位臵、确保油气工程的安全稳定。结合某煤矿21102工作面沉陷区参数,设计塌陷土体中管-沙相互作用试验装臵,模拟管道在采动影响下应变演化规律,运用ABAQUS软件对管道受力特征进行分析。结果表明:塌陷区边缘管道主要发生斜向拉伸变形、中部管道主要发生弯曲变形,二者是管道发生破坏的主要原因;塌陷区内管道的受力状态以塌陷中心为原点呈现对称性;塌陷区边界至塌陷区中心内的管道受力状态以管道下沉曲线的拐点为原点呈现反向对称性,拐点所在垂线为塌陷区中部和边缘的分界线;管道底部和顶部的应变分布大致呈现镜面对称性。     

高强度开采覆岩地表破坏及防控技术现状与进展

随着我国煤矿开采技术与装备水平的提升,煤矿生产集约化、智能化程度越来越高,以综采放顶煤、大采高支架为代表的高强度开采工作面日趋增多,研究高强度开采覆岩与地表破坏等负外部影响及其防控技术对于实现矿区资源开发与生态环境协调发展具有重要意义。在分析了煤矿高强度开采定义及其主要技术特征的基础上,阐述了长壁高强度开采引起的覆岩破坏规律研究现状及其进展,包括覆岩破坏高度理论分析、覆岩破坏充分采动及其判据、覆岩破坏高度计算方法以及覆岩"两带"破坏模式及其形成机理等,主要研究了覆岩破坏传递过程,提出了基于覆岩破坏传递过程的覆岩破坏充分采动程度判据及其高度计算方法,揭示了高强度开采覆岩"两带"破坏模式的形成机制。其次,基于大量高强度开采工作面地表岩移实测资料,从高强度开采地表裂缝特征及地表移动变形特征等方面总结了我国煤矿高强度开采引起的地表变形破坏规律及其研究进展,阐述了高强度开采对覆岩与地表水资源、土地资源、地表生态环境、建(构)筑物等方面的负外部影响;基于高强度开采诱发的负外部影响,分析了我国高强度开采覆岩与地表破坏预防和控制技术及其进展,提出了煤矿高强度开采采动损坏的防控思路。研究认为我国煤炭高强...     

金属矿床开采地表破坏机理及防控方法

矿山的开采会使岩层发生连续的移动变形和非连续的开裂冒落,进而引起地表的下沉、塌陷等破坏。针对金属矿山开采时可能造成地表破坏的形式、成因及危害状况进行了分析,认为地表破坏的主要原因是地下开采时形成的采空区、开挖的巷道及其他地下工程所形成的地下硐室和空区,而矿区岩体中断层、节理等地质结构为岩体破坏提供了基础,爆破震动以及地下水的压力强化和发展了岩体的变形与破坏。在整理总结国内部分矿山企业控制和监测地表移动、沉降、塌陷的方法和工程实践基础上,从系统的角度提出了采空区处理、注浆减沉、塌陷区治理等综合减轻地面破坏的措施,指出地表塌陷破坏是复杂因素耦合作用的结果,需从工程类比、监控分析、数值计算等多方面进行预测预防。     

软岩近距离煤层采动覆岩破坏特征模拟研究

为了研究软岩煤层组开采过程中围岩及地表的破坏移动规律,基于采动覆岩移动、裂隙分布规律及破坏机理,采用相似模拟研究方法,以依兰煤矿首采区工作面为工程原型,建立了地质力学模拟模型,分析研究了软岩煤层组的采动力学演化特性、顶板裂隙破断发展轨迹、地表移动变形规律和围岩塑性区分布范围.研究得出:依兰煤矿首采区上煤层采后覆岩破坏最...     

鄂尔多斯盆地“煤气走廊”开采模式研究

研究采动影响下煤与油气资源共赋存区域内的地表运移变形规律,可以准确地预测地表沉降范围和变形破坏形态,对于开展多种资源协调开采模式研究,确保油气集输工程安全稳定具有重要的现实意义。通过对鄂尔多斯盆地煤炭资源和油气资源的赋存情况进行调查,分析了多种资源埋深特征、多种资源开采工艺和参数应用现状以及采动影响下的地表沉降变形规律。结合鄂尔多斯盆地地表冲积沙较厚的特点,讨论了煤矿开采引起的地表移动破坏特征以及影响因素,依据表土应力状态,将地表塌陷区划分为压缩、拉伸、稳定3个区域。以盆地内某矿42105回采工作面地表岩层为例,对地表运移变形量进行了实时监测和数据采集,依据工作面地表覆岩的沉降范围和运移规律,分析得出油气井与回采工作面巷道之间的安全避让距离为278 m,并提出了煤炭资源与油气资源共同开发的"煤气走廊"开采模式,为交叉开采区内油气井布置提供了新方法,为盆地后期多种资源交叉区域协调开采提供了新思路。     

采动过程中底板隐伏陷落柱突水数值模拟

为弄清采动在工作面底板岩溶陷落柱围岩破坏及突水中所起到的作用,以葛亭煤矿底板隐伏岩溶陷落柱为研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件对采动过程中的垂直方向应力场、塑性破坏区和垂直方向位移变化进行分析研究,分析了不同推进距离下隐伏底板岩溶陷落柱的突水过程。研究结果表明,随着推进距离的不断增加,岩溶陷落柱的塑性破坏范围不断增加,底板垂直方向的位移不断增大,当煤层底板的塑性破坏区和岩溶陷落柱的塑性破坏区发生连接时,容易发生底板岩溶陷落柱突水事故。     

采动条件下的金属矿山上覆岩体破坏区域及其特征研究

确定采动条件下金属矿山上覆岩体破坏区域与应力行为,以某金属矿为背景,采用RFPA计算程序对该矿山在开采过程中上覆岩体破坏特征及力学行为进行研究,同时结合声发射技术对采动条件下覆岩的破坏区域及应力分布范围进行深入分析,提出采动条件下的金属矿山覆岩破坏的"三区"概念及应力分布划分原则。研究表明:金属矿上覆岩体随着采动影响可以划分为垮落区、塑性区、弹性区三个区域;并对各区域的成因及划分依据进行详细分析;为了进一步研究上覆岩体变形破坏区域和破坏形状特征,在采动条件下从采空区上覆岩体的位移矢量变化角度进行分析,得出随着开采的进行,上覆岩体破坏形状经历了水母状、圆拱形、桶状的大致破坏形态过程,这种形态与金属矿山地表塌陷现场较吻合。研究结果可为金属矿山三带的圈定和采取有效支护措施控制采空区围岩稳定提供理论依据。     

条带开采合理采留宽确定的FLAC3D 数值模拟研究

简述了FLAC3D数值模拟的基本原理、特点和应用于分析采矿工程岩体受采动影响发生破坏稳定情况的优势。用FLAC3D软件建立了某煤矿不同采宽条带开采的模型,得到了稳定后剖面位移场图。根据数据,描绘了条带开采地表移动曲线并进行了分析。从而确定了地表变形在Ⅰ级破坏范围内的合理采留宽度,为研究条带开采地表移动规律和“三下”压煤条带开采设计提供了依据。     

煤矿采动区复杂平面形状（U形）民房基础抗压联系梁的作用效果

文章通过煤矿采动区复杂平面形状（Ｕ形，亦称甩袖）民房抗采动试验研究，详细描述和分析了地表高压缩变形区抗采动试验房的变形破坏特点和基础圈梁的采动附加应力状态，论证了Ｕ形民房基础联系梁的抗变形作用和效果。