复合岩层采动沉陷理论研究

在厚冲积层条件下，冲积层和基岩作为两种不同的介质，其岩性和结构各不相同，在建立采动沉陷模型时，应当把它们作为两种不同的介质处理，合理地考虑冲积层和基岩对地表移动的综合影响。本文分别对冲积层和基层的移动特征作了理论上的探讨，并利用力学理论建立了复俣岩层采动沉陷预计模型。     

岩体界面效应的物理模拟

根据相似材料模拟试验结果，分析了地下开采后岩体移动的界面效应，研究了界面滑移量与工作面位置、采动程度等的关系，获得了界面滑移函数，为岩体内部移动计算提供了理论基础。     

岩层与地表移动问题的力学模型的选择

岩层与地表移动是一个发展的过程，从开始开采到移动结束，岩的特性发生了很大的改变，使用力学模型 解决岩层与地表移动问题必须使模型简化，但应满足合理的工程精度要求，否则将导致结论的谬误，在反算岩移参数时，可以使用采前的力学模型把开采作为边界条件模拟输入，也可使用采后的力学模型，即岩体已形成了三带，采后的力学模型由于已将来空区考虑为被岩石充填，故计算的应力可能异于顶板尚未冒落的岩体的应力，在承压水上开采     

非线性科学在矿山开采沉陷中的应用（1）

论述了引进非线性科学对开采沉陷进行研究的重要性和可行性。对损伤岩体的采动沉陷规律、采动岩体裂隙分布规律、采动断层活化的分形界面效应、开采沉陷的协同效应及突变性进行了探索性研究；提出了基于开采沉陷非线性特征的采动损害防治对策。     

采动影响下陷落柱的滞后突水机理研究

为了研究陷落柱突水的滞后和突发特性,基于采动前后陷落柱的应力变化规律,通过自行设计的破碎岩体渗流试验系统进行陷落柱的破碎岩体渗透性试验,分析了应力集中状态下轴压对破碎岩体渗流特性的影响规律,阐述了破碎岩体二次破坏后的分维度变化规律及其对渗流的影响,研究了采动影响下陷落柱渗透率和启动压力梯度的变化规律.研究结果表明:在采动影响下,陷落柱经历原岩应力-应力集中-应力释放的变化过程,在此过程中其渗透率先减小后增大,而启动压力梯度先增大后减小;陷落柱突水的滞后性是由于采动影响下破碎岩体的压实作用、二次破坏造成的渗透率减小和颗粒运移形成的渗流衰减等因素共同引起的.     

多煤层采区岩层移动相似材料的模拟研究

通过对平顶山煤业集团公司八矿多煤层采区同采条件下,下部煤层开采对上部煤层开采影响的相似材料模拟试验结果的分析,得出了下组煤层开采时上覆岩层的移动及变形规律、有关岩层移动参数、上组煤层巷道变形预计方法及采动影响的时空关系     

多煤层采区岩层移动相似材料的模拟研究

通过对平顶山煤业集团公司八矿多煤层采区同采条件下,下部煤层开采对上部煤层开采影响的相似材料模拟试验结果的分析,得出了下组煤层开采时上覆岩层的移动及变形规律、有关岩层移动参数、上组煤层巷道变形预计方法及采动影响的时空关系．     

开滦矿区厚松散层地表岩移参数规律研究

为了揭示厚松散层、岩层与地表移动的内在机理和规律,丰富和发展开采沉陷理论,应用数理统计原理整理和分析了大量的实测资料,采用概率积分法和最小二乘原理进行拟合求参,分析总结了相应的角量参数、概率积分法预计参数规律以及中采深厚松散层的特点.利用多元回归分析,得出了同一矿区虽然采厚变化不大,但松散层厚度对边界角、移动角的影响较为显著,且边界角和移动角相差很大,甚至可达20,°最后总结了目前控制和减轻地表沉陷的主要技术途径.这对研究开滦矿区厚松散层条件下地表岩移规律和开采沉陷问题具有重要指导意义和应用价值.     

不同原岩应力下厚度对急倾斜矿体开采岩移规律的影响

为研究不同原岩应力环境下厚度对急倾斜矿体开采岩体移动规律的影响,基于三维离散元软件3DEC,对比分析了自重应力和构造应力(σ_h/σ_ν=1.5)条件下,五种不同矿体厚度开采引起的地表与围岩移动变形规律.结果表明:在两种不同原岩应力环境下,围岩与地表移动量及采动影响范围均随矿体厚度的增大呈非线性增加,但是二者在地表沉陷盆地形态及变形速率、采空区围岩移动特征、变形影响范围等方面存在较大差异.原岩应力场中作为特征量的最大主压应力的方向对岩体移动行为的影响是引起这种差异的根本原因.     

基于地表点下沉阶段特征的覆岩裂隙带高度演化

煤炭开采引起覆岩破断及地表下沉,覆岩及地表运移规律可反映裂隙带高度的动态演化过程,因地表下沉滞后于煤炭开采,采空区封闭后,长期压实作用导致裂隙带高度较采动期间有所降低.基于地表点下沉速度的阶段特征将裂隙带高度的演化全程分为2个阶段,第1阶段裂隙带发育对应岩层破断逐步向上传递的过程,第2阶段裂隙带高度降低对应离层及裂隙闭合、断裂岩层受压后变形回弹及破碎岩体自然压实的过程,针对不同阶段裂隙带高度演化开展了试验研究和理论推导,揭示了不同阶段裂隙带高度的演化特征及影响机制,并结合同忻煤矿和太平煤矿实测结果进行了验证.研究结果表明,关键层的控制作用使得裂隙带高度阶段性增长,关键层最终破断层位及其上方部分岩层的岩性特征决定了第1阶段裂隙带发育高度,第2阶段裂隙带高度由第1阶段结束时裂隙带高度及垮落带高度、不同状态下的垮落带碎胀系数及地表动态下沉结束后的下沉量决定.研究可为废弃采空区卸压瓦斯地面抽采钻井结构设计及煤矿地下水库极限库容计算提供参考.     

Optimization model of unascertained measurement for underground mining method selection and its application

An optimization model of underground mining method selection was established on the basis of the unascertained measurement theory. Considering the geologic conditions, technology, economy and safety production, ten main factors influencing the selection of mining method were taken into account, and the comprehensive evaluation index system of mining method selection was constructed. The unascertained evaluation indices corresponding to the selected factors for the actual situation were solved both qualitatively and quantitatively. New measurement standards were constructed. Then, the unascertained measurement function of each evaluation index was established. The index weights of the factors were calculated by entropy theory, and credible degree recognition criteria were established according to the unascertained measurement theory. The results of mining method evaluation were obtained using the credible degree criteria, thus the best underground mining method was determined. Furthermore, this model was employed for the comprehensive evaluation and selection of the chosen standard mining methods in Xinli Gold Mine in Sanshandao of China. The results show that the relative superiority degrees of mining methods can be calculated using the unascertained measurement optimization model, so the optimal method can be easily determined. Meanwhile, the proposed method can take into account large amount of uncertain information in mining method selection, which can provide an effective way for selecting the optimal underground mining method.     

露天开采规划决策系统及其应用

介绍了露天开采规划决策系统的基本功能，应用该系统建立了某露天矿的地质模型和采矿模型，进而在地质资源综合评价的基础上，对首采区的开采程序进行了多方案的模拟开采，应用动态经济评价方法对之进行技术经济分析和比选，最后对优选的开采方案进行了中长期的规划，这为该矿的合理开发奠定了基础．实践证明，该系统具有较强的实用性和通用性，可以作为露天矿优化决策的有效工具。     

采动区地基、独立基础与框架结构共同作用的力学模型

根据采动区地表变形的规律和独立基础框架结构受力和变形特点，采用合理的地基模型、基础与上部结构共同作用模型和开采沉陷模型，综合应用结构力学、矿山开采沉陷学、土力学、材料力学等相关理论，建立了采动区地基-独立基础-框架结构共同作用的理论计算模型，该计算模型综合考虑了开采盆地形成过程中地表变形对建筑物的动态影响，从理论上揭示了建筑物位于下沉盆地不同位置时，地表变形与建筑物附加变形和附加内力的关系，并推导出计算采动区建筑物附加变形和附加内力的计算公式，通过计算实例进行了验证，为采动区上方框架结构建筑物的保护、加固和设计提供了理论计算依据．     

等维新息模型在矿井井架基础沉降中的应用

为了对矿井井架基础进行沉降预测,介绍了灰色预测理论模型的建模方法与模型精度评定方法,阐述了采用等维新息模型进行沉降数据分析的特点;并以某煤矿矿井井架基础沉降监测为实例,利用等维新息模型对其沉降趋势进行预测,分析了等维新息模型的合理雏数,取得了较好的预测结果,并得到了具有实用价值的预测模型。     

霍林河一号露天矿首采区水文地质模型及意义

建立了霍林河一号露天矿首采区水文地质模型,采用迦辽金有限元法反演得到了水文地质参数,并运用该模型模拟了首采区地下水流场。结果表明,该模型能较好地模拟本区的地下水流支状态,所求水文地质参数基本反映该矿区水文地质特征,从而为霍林河露天矿的排水、疏干工作提供了可靠的水文地质依据。     

放顶煤开采采出量与采出率计算精度的探讨

针对现行放顶煤开采采出量及采出率确定方法,推导出了其计算值的误差估计模型;根据兖州南屯矿实际数据,计算出了误差估计模型中的相应参数（即由统计产量折算实测产量所需参数）的相似维、实验及理论变异函数;基于地质统计学理论,得到了3种采样方法、不同采样间距与上述参数的估计误差、采出量相对误差的关系。研究表明,采用地质统计学、分形几何、误差理论等方法,可以有效地解决放顶煤开采采出量的误差估计、测量或采样最佳方案选取及有关标准制定问题,具有重要的实用价值与学术价值。     

Deformation response of roof in solid backfilling coal mining based on viscoelastic properties of waste gangue

Solid backfill mining(SBM) is a form of green mining, the core of which is to control and minimize the deformation and movement of strata above longwall coal mines. Establishing a mechanical model that can reliably describe roof deformation by considering the viscoelastic properties of waste gangue is important as it assists in improving mine designs and reducing the environmental impact on the surface.In this paper, the time-dependent deformation characteristics of gangue under different stress levels were obtained by using lateral confinement compression, that reliably represents the compaction of goaf.The viscoelastic foundation model for gangue mechanical response is different from the traditionally used elastic foundation model, as it considers the time factor and viscoelasticity. A mechanical model using a thin plate on a fractional viscoelastic foundation was established, and the roof deflection, bending moment, time-dependent, viscous and other characteristics of SBM were included and analyzed.Compared with the existing elastic foundation model, the proposed fractional order viscoelastic foundation model has higher accuracy with laboratory data. The plate deflection increases by 50.9% and the bending moment increases by 37.9% after 100 days, which the elastic model would not have been able to predict.     

基于ADAMS的ROV采矿车近海底着地虚拟仿真

为了研究ROV采矿车在深海钴结壳开采中的作业性能,论证ROV用于深海采矿的可行性,为ROV深海采矿车作业进行预报,借助了多体动力学仿真软件ADAMS,运用了虚拟样机技术对ROV采矿车的近海底着地过程进行动力学仿真．首先应用SolidWorks软件建立起ROV采矿车的三维实体模型,并导入了机械系统动力学分析软件ADAMS中建立虚拟样机,在深海环境下对该虚拟样机近海底着地进行了多体动力学仿真,其结果表明ROV采矿车在近海底着地时切削头与地面存在着碰撞,该碰撞是强烈的．对此提出了一种改进策略,让采矿车在推进器控制下实现0速度着地,切削头与地面的碰撞大大减轻,该控制方法效果良好．     

基因表达式编程及其在混凝土徐变分析中应用

混凝土徐变分析在混凝土结构应力计算和变形分析中有着重要意义。由于影响混凝土徐变的因素较多,徐变函数呈现高度非线性,传统回归方法难以取得令人满意结果。基因表达式程序设计方法,吸取了遗传算法和基因编程两者的优点,在解决非线性拟合问题方面表现出非凡的数据挖掘能力与优势。在基因表达式编程理论分析基础上,利用该方法建立了混凝土徐变函数知识挖掘模型。实例表明,该模型比常规方法得到的函数有更高的精度。     

Ground pressure and overlying strata structure for a repeated mining face of residual coal after room and pillar mining

To investigate the abnormal ground pressures and roof control problem in fully mechanized repeated mining of residual coal after room and pillar mining,the roof fracture structural model and mechanical model were developed using numerical simulation and theoretical analysis.The roof fracture characteristics of a repeated mining face were revealed and the ground pressure law and roof supporting conditions of the repeated mining face were obtained.The results indicate that when the repeated mining face passes the residual pillars,the sudden instability causes fracturing in the main roof above the old goaf and forms an extra-large rock block above the mining face.A relatively stable ‘‘Voussoir beam" structure is formed after the advance fracturing of the main roof.When the repeated mining face passes the old goaf,as the large rock block revolves and touches gangue,the rock block will break secondarily under overburden rock loads.An example calculation was performed involving an integrated mine in Shanxi province,results showed that minimum working resistance values of support determined to be reasonable were respectively 11,412 kN and 10,743 kN when repeated mining face passed through residual pillar and goaf.On-site ground pressure monitoring results indicated that the mechanical model and support resistance calculation were reasonable.