厚松散层下采煤地表沉陷特征研究

为掌握地表沉陷的一般变形规律,需研究厚松散层下采煤地表沉陷终态变形特征和地表沉陷动态变形特征,对云驾岭矿三采区开展了系统的地表沉陷监测,分析研究了地表沉陷终态移动变形特征及角量参数求取,地表下沉速度,地表下沉速度滞后和地表移动延续时间。研究结果表明:地表沉陷范围广,充分采动角为:走向左70°、走向右61°、走向边界角57°、下山边界角81°、走向移动角67°,下沉速度快,下沉活跃阶段仅为15 d,占整个地表移动时间的6%,最大下沉速度滞后距分别为146 m和143 m,衰退阶段下沉量小,但周期较长,上述结果验证了厚松散层下重复采动时,地表下沉与采动程度呈正比,活跃期的下沉周期短,衰退阶段周期长等特征。     

厚松散层薄基岩条带开采地表沉陷影响因素研究

为了研究厚松散层薄基岩条带开采中采出率、采宽、基岩厚度、松散层厚度及采厚对地表沉陷的影响规律,基于FLAC~(3D)建立数值模型,分别改变上述5个因素模拟研究地表移动变形情况,探讨了以上因素对地表最大下沉值及下沉系数的影响规律。运用正交实验法对5个因素进行重要性排队,得出各因素对最大下沉值及下沉系数关联度排序,各因素对地表最大下沉值影响程度排序为:采出率基岩厚度松散层厚度采宽采厚。基于数值模拟结果借助MATLAB数学软件回归分析拟合得到地表最大下沉值及下沉系数与这5个因素的综合函数表达式。最后依据地表最大下沉值综合函数表达式对我国部分煤矿厚松散层薄基岩下条带开采进行地表沉陷预计,预计与实测结果表明此表达式具有较高的可信度。     

横向重复采动对煤矿区地表沉陷影响的数值模拟

采用FLAC3D软件对非充分采动和充分采动两类模型分别做数值模拟,试验结果表明:在非充分采动条件下,横向重复开采加大了地表最大下沉量,加剧了地表沉陷,改变了下沉盆地的范围;充分采动条件下,横向重复采动不会增加地表最大下沉量,与初次开采相比下沉系数不变,仅改变下沉盆地的范围和形状。     

充填开采控制地表沉陷试验研究与数值分析

以新阳煤矿10203工作面为工程背景,运用相似材料模拟试验,分析了跨落法开采、充填率80%和充填率90%充填开采时地表沉陷规律。运用数值分析的方法,分析了不同等效采高与地表沉陷值、地表下沉系数之间的关系。研究结果表明:充填开采地表沉陷最大值明显小于跨落法开采,充填率分别为80%和90%时,10203工作面地表沉陷最大值分别为112 mm和48 mm;地表下沉系数与等效采高之间满足指数函数关系,基于此建立了充填开采地表沉陷最大值预测模型。     

开元煤矿丘陵地貌开采沉陷规律研究

通过实测和模拟方法对开元煤矿丘陵地貌条件下开采沉陷规律进行了研究,结果表明:充分采动时地表下沉系数为0.78,水平移动系数为0.23,采动影响边界范围173 m,边界角为59°,移动角为73°,主要影响角正切为1.8。研究成果为开元煤矿保护煤柱设计确定采动影响范围、进行"三下"采煤地表沉陷设计、确定地表沉陷各项参数和村庄压煤开采设计提供了依据。     

深部厚煤层条带开采地表沉陷规律模拟研究

通过对条带开采地表沉陷影响因素中开采几何尺寸的模拟,分析比较了不同采深地表沉陷特征。得出了在不同采深地表最大下沉量与采出率的回归公式,在采深较大的情况下,随着采出率的增大,地表最大下沉量的增幅有减小的趋势。另外,地表最大水平拉伸变形与采出率符合多项式函数关系,随着采出率的增加,采深较大时地表最大水平拉伸变形增加的幅度较小。     

保德煤矿冲沟地形下综放开采地表沉陷规律研究

针对保德煤矿综放开采易导致冲沟地形坡体裂缝异常发育甚至滑坡的现象，本文采用现场实测及数值模拟方法，研究了冲沟地形下高强度开采地表沉陷规律。研究结果表明：实测保德煤矿81306综放工作面采后的地表最大下沉量为3 158 mm,下沉系数为0.53,采动影响范围190 m,计算得出基岩裂缝角为83°,移动角为78°,边界角为68°,其开采扰动影响程度及范围比传统条件有明显增大。模拟研究发现，当冲沟地形处于开采边界的正上方时，其引起的开采沉陷会异常增大，主要原因是井下采动导致上覆沟谷坡体出现一定的滑动现象。基于此，本文针对性地提出了塌陷裂缝的治理措施，研究结果为冲沟地形建筑物下开采边界的合理选择及类似条件下的沉陷控制提供借鉴。     

云驾岭矿厚煤层综采地表沉陷时空演化规律研究

为了研究云驾岭煤矿厚煤层综采地表沉陷的时空演化规律,基于现场实测数据,分析了矿井三采区开采监测数据的时空相关性以及地表动态沉陷和超前影响的演化规律,得出了地表移动的延续时间,构建了顾及三维空间及时间效应的地表任意点最大下沉速度表达式,并给出了达到最大下沉速度的时间。建立了利用采动程度系数、覆岩岩性系数、采深等多因子来表达云驾岭煤矿非充分采动地表移动延续时间的经验公式。结果表明:井下采出空间由极不充分开采过渡到非充分开采,地表下沉量显著增加;超前影响距平均值为388 m,超前影响角平均值为56°;12303和12305工作面开采地表最大下沉速度滞后距平均值分别为146 m和143 m,最大下沉速度滞后角平均值分别为76°和77°;基于正态分布时间函数能够计算地表任意点的最大下沉速度;理论值和实测值对比结果表明,采用包括采动程度系数、开采深度和覆岩岩性系数等多因子来表达地表移动的延续时间更符合工程实际。     

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.     

重复采动条件下地表移动变形规律实测研究

为了揭示重复采动条件下地表沉陷变形规律,凤凰山煤矿在154309工作面上方建立了地表移动观测站。通过对岩移观测资料的分析研究,给出了重复开采时地表沉降曲线,获得了该地质采矿条件下地表移动变形预计参数和岩移角值,探讨了重复采动条件下地表移动变形特征。研究认为,重复采动条件下地表沉陷变形剧烈,下沉盆地陡峭,变形分布集中,地表下沉系数大,采动影响范围大。地表动态变形剧烈,下沉速度快,最大下沉速度为143.4mm/d,地表移动持续时间较短,活跃期约占地表移动持续时间的30.7%,其下沉量占地表总沉降量的96.3%。     

古交矿区重复采动沉陷规律及沉陷参数分析

为分析古交矿区18207工作面重复采动后的地表各个沉陷参数,将计算机和遥感测量技术(ArcGIS平台量测和DInSAR监测)应用到了地表沉陷监测中。基于ArcGIS平台量测和DInSAR监测结果确定工作面的回采位置和工作面的平均采深并将上述ArcGIS观测结果与DInSAR监测结果汇总,计算得到18207工作面开采沉陷参数:超前影响角62.98°,下山边界角59.33°,走向边界角50.72°,最大下沉值2.602 0,最大下沉速率33.37 mm/d,最大下沉系数0.87,最大水平移动系数0.18.     

地表充分采动程度对参数a,b的影响

用负指数函数法预计地表移动时,需要确定参数a、b。一般认为:a、b的数值与地表充分采动程度(即采动系数n的大小)、煤层倾角和覆岩性质等因素有关,其中地表充分采动程度的影响最大。本文即想依据实测资料,运用数理统计回归分析方法,探讨地表充分采动程度对参数a、b的影响规律。负指数函数法给出的无因次下沉曲线为     

巨厚松散层下综采工作面地表沉陷规律及其采厚效应

为了研究巨厚松散层开采条件下地表移动变形规律,文中根据彭庄煤矿地表移动观测站实测资料,分析了非充分采动条件下的地表移动变形情况,并借助于FLAC3D数值模拟软件,探讨了巨厚松散层开采条件下地表移动变形规律的采厚效应。研究结果表明:在非充分采动条件下,地表最大下沉值为609 mm,最大水平移动值为220 mm,超前影响角为57.17°,最大下沉速度为11 mm/d,最大下沉速度滞后角为75.62°;煤层开采厚度是影响地表移动变形的重要因素,随着开采厚度的增加,地表最大下沉值及水平移动值呈线性增大的趋势,并借助MATLAB数学软件回归分析拟合得到开采厚度与最大下沉值、下沉系数及水平移动值的函数表达式。     

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,...     

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...     

陕北黄土沟壑地貌地表移动变形特征研究

为研究黄河流域中游陕北矿区湿陷型黄土沟壑地貌高强度开采地表移动变形特征,对柠条塔矿黄土沟壑区N1212工作面开展系统的地表沉陷监测,分析黄土沟壑地貌高强度开采条件下地表沉陷变形特征,确定地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角,地表移动时间和动态地表移动参数。研究结果表明：陕北湿陷型黄土层高强度煤炭开采地表非连续变形破坏严重,黄土地表易受移动变形与地形条件复合影响,出现不均匀沉降,高强度开采条件下,地表移动变形发育剧烈,地表最大下沉量5 255 mm,最大水平移动值2 680 mm,最大下沉速度为187.4 mm/d,单一煤层开采最大下沉系数为0.63,斜交重复采动最大下沉系数为0.84,活跃期约55 d,期间下沉量占总下沉量97%,最大下沉速度滞后距为74 m,最大下沉速度滞后角67°。上述结果验证了浅埋煤层高强度开采时,地表下沉剧烈、活动周期短、重复采动时,地表下沉量与地质采矿因素成正比,沟谷地形高强度开采地表变形具有速度快、塌陷大、损害重的特征。     

建筑物下固体充填开采地表沉陷规律分析

为了研究固体充填开采地表沉陷影响因素,实现建筑物下安全开采,以唐山矿T3281N工作面为工程背景,运用现场实测和FLAC3D数值模拟相结合的方法,分析了地表变形参数与充填体压缩率、充填率的关系。结果表明:实测地表最大下沉值为38 mm,仅占采高的1%,充填开采地表变形较小;充填率从70%增加到95%时,地表下沉峰值和水平变形峰值分别减小了67.1%和70%。;压缩率由25%减小至5%时,地表下沉峰值和水平变形峰值分别减小了61.8%和61.3%;合理提高充填率与压实度能够有效降低开采沉陷程度,充分保护地表建(构)筑物。     

浅埋薄煤层超高水充填开采地表移动规律

为了研究浅埋薄煤层超高水充填采空区后地表移动规律,根据某矿具体地质条件,采用FLAC<'3D>数值模拟软件,建立了浅埋薄煤层超高水充填开采数值模型.在影响地表沉陷的诸多因素中,模拟主要给出了充填体强度一定,充填率不同时的地表下沉等值线图及下沉最大值,回归分析得出了相应函数关系式并分析出其原因.研究表明:在充分采动或超充分采动条件下,地表下沉最大值ω随超高水充填率κ的增大呈线性关系减小,表达式为ω=-0.8396κ+0.8378.     

相邻采空区影响下厚黄土矿区采煤沉陷规律研究

为研究相邻采空区厚黄土层采煤地表移动变形规律,以燕家河煤矿8211工作面地表移动变形实测数据为基础,分析研究了静态和动态地表沉陷变形特征、移动角参数、动态参数和预计参数。结果表明:由于相邻采空区残余变形和厚黄土层荷载作用,地表下沉量大,移动影响范围广,最大下沉速度系数为1.638,最大下沉速度为31.8mm/d。在地表移动持续时间中,活跃阶段约占总时间的38.7%,地表沉陷量约占最大下沉量的95.9%,受厚黄土层影响,衰退阶段持续时间较长;工作面启动距为100m;工作面最大下沉速度滞后距为224.3m,滞后角为67°46′;走向和倾向拐点偏移距分别为-92.5m和197.2m。     

倾斜多煤层条带开采地表移动规律研究

条带开采是控制地表沉陷及采动损害的有效方法之一,但是目前对多煤层条带开采时地表移动规律研究不足,尤其是倾斜多煤层条带开采地表移动规律研究较少。对此进行研究,对控制地表沉陷,减轻采动损害具有重要的理论意义和实用价值。为此采用FLAC数值模拟软件,系统研究了倾斜多煤层条带开采中不同采深、不同采宽、不同层间距和上下煤柱的空间位置关系对地表下沉和水平移动的影响规律,建立了地表最大下沉和最大水平移动值与采深和错开程度、采宽和错开程度、层间距和错开程度的综合影响关系式。