峰峰矿区不同开采条件下地表沉陷规律

对峰峰矿区不同开采方法条件下的地表沉陷规律进行了研究和总结,得出了一般开采条件下的地表沉陷规律或参数,列举了充填开采条件下沉陷参数,并初步对峰峰矿区的深部开采条件下的地表沉陷规律进行了实测、研究和总结,为峰峰矿区以后采用不同开采方法,进一步解决严峻的三下压煤形势,具有重要的指导意义。     

“采-充-留”协调开采技术原理与应用

我国岩层移动控制主要采用条带开采、充填开采和协调开采方法。针对条带开采采出率较低、全采全充成本较高的问题,提出了一种"采-充-留"相结合的部分开采、部分充填、部分煤柱的协调开采方法,给出了留设煤柱、充填开采工作面、垮落法开采工作面的布置方式和采充留尺寸确定原则,分析了由充填体与小煤柱所构建的联合支撑体的作用原理和形成非充分开采的岩层移动控制实质。通过模型试验验证了该方法对地表下沉的良好控制作用,揭示了其控制覆岩及地表移动的机理。采用"采-充-留"协调开采技术,对某矿村庄下采煤试验区进行了方案设计,地表移动变形预测表明,该技术具有良好的减沉效果,建(构)筑物的损害等级可得到有效控制。该技术为提高滞压资源采出率、降低充填成本、减缓地表损害,提供了新的手段。     

急倾斜煤层开采垮落带破坏特征与法向高度研究

为研究急倾斜煤层开采覆岩垮落带破坏特征,以大台煤矿急倾斜煤层为研究对象,基于2台相似材料模型试验,分别研究了急倾斜煤层深部局部开采和浅部-深部全部开采垮落带的破坏特征和法向高度,并利用高分辨率地球物理勘探技术实测了大台煤矿深部开采垮落带的破坏形态和法向高度.结果表明,该矿急倾斜煤层深部局部开采垮落带易形成梯形拱形结构,法向高度约为煤厚的2.5倍,急倾斜煤层浅部-深部全部开采,垮落带呈带状分布,法向高度增大并趋于稳定,约为煤厚的5.0～6.0倍,物探成果表明煤层顶板垮落区与煤层近似平行,呈带状分布,顶板垮落带法向高度约为煤厚的5.6倍,与相似材料模型试验结果基本吻合.     

急倾斜煤层水平分层综放开采岩层移动规律

为了进一步认识水平分层综放开采的开采沉陷特点,运用相似材料模型实验,对某矿大倾角煤层的开采沉陷过程进行了模拟研究,揭示了急倾斜特厚煤层水平分层深部开采岩层与地表移动规律．     

基于“空天地”一体化技术的岩层采动损伤监测与应用

矿区采动损伤监测是研究地表移动变形规律、开采损害预警、减损设计的重要依据。由于西部特殊开采地质条件、生态损伤累积效应和传统开采沉陷监测技术在观测精度、数据处理、成本投入和监测效率等方面的缺陷,从煤炭开采全生命周期角度出发,提出采动损伤科学内涵并构建矿区“空天地”一体化监测技术体系。以神东矿区上湾煤矿12401工作面为研究背景,利用BDS+GPS进行控制测量,为地表形变监测提供高精度空间三维坐标;基于InSAR技术探究地表沉降量和形变速率的时空演化规律;采用无人机与现场实测方法厘清地裂缝发育规律与工作面推进速度、来压步距的对应关系;运用固定站式三维激光扫描精确获得地表下沉量;通过高密度电法和探地雷达揭示地下深层隐伏裂缝的发育趋势与部分岩层的离层现象。研究成果发现开采后地表存在抬升现象,在抬升与下沉交界处容易形成地裂缝。中部动态裂缝宽度变化存在“单峰裂隙”与“双峰裂隙”演化规律,前峰裂缝宽度约为后峰的1.5倍,前后峰值间隔10 d左右。通过InSAR精细观测区、GNSS控制点与三维激光扫描结果进行多源数据融合,得到工作面地表沉降云图和采动损伤数据信息,厘清基本顶周期来压、主关键层破断与地表...     

基于FLAC~(3D)的非充分采动地表移动求参方法

依据少数零散观测点很难求取地表移动参数.利用FLAC3D模拟了某矿12111工作面开采后的地表移动变形值,根据模拟结果和非充分开采沉陷规律,求取了该矿的地表移动参数,提供了一种基于数值模拟的非充分采动地表移动求参方法.用所求参数对12111工作面进行了概率积分法计算,并与零散观测点的下沉量进行了对比分析,结果表明,在非充分条件下可以利用数值模拟方法求取地表移动参数.     

西部煤炭集约化开采损伤传导机理与源头减损关键技术

科学认识开采损伤传导机理是井下安全生产、含水层保护及地表附属物减损理论发展及减损关键技术提出与实践的核心问题,研究西部煤炭集约化开采损伤传导机理与源头减损关键技术,对协调我国能源需求保障和矿区生态保护具有重要意义。通过分析集约化开采特征和现有减损技术特点,基于神东矿区集约化开采现场实测与模拟,研究了西部集约化开采损伤规律,揭示覆岩损伤传导机理。研究表明,神东矿区集约化开采具有矿压显现强烈、覆岩损伤严重、移动周期短、地表变形剧烈、地表裂缝发育等规律;发现神东上湾煤矿"基本顶破断-关键层断裂-地表主裂缝"呈"331"周期性传导规律,得出西部煤炭集约化开采覆岩及地表损伤具有周期性对应传导关系。揭示了覆岩损伤逐层上传、分区耗散的机理;提出了采动损伤能及极限损伤能临界值计算方法;建立了覆岩"三带"不同分区损伤系数与开采空间关系的损伤耗散模型,得出源头减损是控制开采损伤的主要途径。兼顾集约化开采特征,分别围绕覆岩损伤控制、地表变形控制等不同目的,提出了开采工艺参数优化、覆岩承载结构稳定性维持和变形调控减损的集约化开采源头减损关键技术,并给出工作面采高、面长及推进速度的合理区间。运用该方法对上湾煤矿...     

上湾矿高强度开采地表裂缝发育规律实测研究

神东矿区上湾矿1-2煤层倾角小、厚度大、埋藏较浅、赋存稳定,采用宽工作面大采高综采技术,高强度开采对地表环境的影响也更加剧烈,为了掌握该矿地表裂缝发育规律,对12401工作面推进过程中切眼侧1 km范围观测区进行了地表裂缝实测研究。设计了地表裂缝分区分方向观测方案,采用手持GPS测量裂缝轨迹、钢尺测量裂缝宽度、铁钎测量裂缝深度。历时3个月,获得了回采工作面开切眼侧观测区的2 303条裂缝的分布信息。研究结果表明:①分析确定了本矿地质采矿条件地表裂缝的拉伸、压缩、台阶、塌陷4种类型及其分区分布情况。②得出了地表裂缝的周期性发育规律和集中于采空区范围的分布规律,确定了裂缝分布主要参数。测得裂缝间距约10 m,裂缝最大宽度0.7 m,最大深度4～10 m,最大长度298 m,最大台阶高度0.45 m,切眼侧走向裂缝角76.0°,上山裂缝角86.0°,下山裂缝角84.7°。③在工作面沿走向推进过程中,地表周期性产生与推进方向垂直分布的主裂缝,经历"产生—扩展—收缩—稳定"约14 d的发育过程,主裂缝宽度大于50 mm,平均间距129 m,相对于推进位置滞后角79.8°～87.1°。通过对上湾矿...     

急倾斜多煤层开采地表沉陷分区与围岩破坏机理——以木城涧煤矿大台井为例

为了研究急倾斜多煤层开采条件下地表及围岩移动变形特点,以木城涧煤矿大台井急倾斜多煤层开采为研究对象,进行了相似材料模拟研究.揭示了地表移动变形规律和围岩垮落、破坏机理,得出了不同区域移动变形的大小及主要特点,并与实地观测数据进行了对比分析.结果表明:该条件下开采,地表沉陷盆地可分为露头塌陷区、整体沉陷区、渐变沉陷区和轻微沉陷区,浅部开采形成的地表分区格局对整个采动影响区的地表移动变形起到了控制作用,浅部开采覆岩破坏以陷落和张裂为主要特征,深部开采以离层带裂隙顺层通达地表和台阶错落下沉为主要特征.     

高压线塔下特厚急倾斜煤层首采面开切眼位置优化研究

以甘肃华亭某矿特厚急倾斜煤层开采为研究对象,采用开采沉陷预计和开采实践,针对采动影响区多基高压线塔进行了首采面开切眼优化设计。揭示了不同开切眼位置对各基高压线塔的采动影响情况,得出了各塔塔顶偏移量与开切眼位置的关系曲线,分析了高压线塔与工作面的相对位置和塔顶偏移量的关系,确定了首采面开切眼优化位置,进行了开采实践和地面监测。在未采取任何纠偏维护措施的情况下,地面10基高压线塔均安全运行,说明首采面开切眼优化位置基本合理,可为类似的多基高压线塔下采煤提供依据。