华丰煤矿成功应用地表斑裂下沉控制技术

华丰煤矿针对开采水平不断延伸，地表斑裂下沉造成的影响越来越大，影响地面村庄安全的问题，进行了“地表斑裂下沉控制技术”研究，开发了三维半解析有限元岩层及地表移动计算程序。通过实施“地面钻孔覆岩离层高压注浆充填”减沉工程，对地面斑裂采取浅层注浆的方法进行封堵治理，减少地表下沉和地面斑裂，增强土层的完整性和坚固性，保护了地面房屋设施。[第一段]     

重复采动地表非连续变形规律与机理研究

为获得地质构造发育区域在重复采动情况下地表非连续变形规律,采用现场观测、理论分析等手段对翟镇煤矿重复采动条件下地表非连续变形现象进行了研究.结果表明:翟镇煤矿地表非连续变形主要集中在矿井西部,沿地质构造发育并与工作面成一定角度,地表斑裂深度不大,裂缝宽度为300～600 mm,长度为320～2143 m,台阶下沉量0.4～2.4 m;特殊的覆岩结构、较小的采深采高比、采动引起的地质构造活化是并田西部产生地表非连续变形的重要条件;地表斑裂及台阶下沉现象受特殊覆岩结构、采深采高比影响,采动引起地质构造活化是地表非连续变形产生的诱导因素.     

巨厚覆岩下开采地表沉陷特征及其与采矿灾害的相关性

对新汶矿业集团华丰煤矿巨厚覆岩下开采引起的地表变形观测数据进行分析,给出了华丰矿区地表变形特征.巨厚覆岩下开采地表存在连续性变形的下沉与反弹,以及非连续性变形的地表斑裂现象.地表斑裂是华丰井田巨厚覆岩下开采出现的典型地表破坏形式.对地表变形参量与冲击地压、矿井工作面涌水量关系进行了分析,表明地表变形与冲击地压及工作面涌水量之间存在相关性.提出利用地表变形参量作为相关灾害与预测的辅助指标,可提高矿井灾害预测的准确性.     

采运过程中地表位移变形预计方法

本文通过采动过程中地表位移变位的动态分析，建立了下沉盆地形成过程的动态位移变形预计数学模型，分析了它们的变化规律和特点及各参数对地表变形的影响，给出了动态位移变形理论参数的确定方法。实践证明，该方法是“三下”开采预计评价地面保护建筑设施破坏程度的一种有效方法。     

莒山煤矿ZF306综放工作面开采地表移动变形规律研究

为了降低煤炭开采对地面构筑物影响,并为矿井采面回采提供数据支撑,以莒山煤矿ZF306综放工作面回采为工程实例,采用现场实测、理论分析方法对厚煤层开采引起的地表移动情况进行分析。结果表明:采面回采后地面发育有地表沉陷盆地及地表裂缝;地质构造对地表下沉量有显著影响,在X3陷落柱影响附近地表下沉降均有所增加,其中Z6测点下沉量达到2562mm;在采面回采过程中地表移动变形呈现渐变趋势,其中活跃期引起的地表下沉量占到地表全部下沉量的93%。     

巨厚砾岩地表斑裂产生位置理论分析及数值模拟研究

某煤矿覆岩主要特点是具有第三系巨厚砾岩层,厚度500~960m,开采时地表多处出现了斑裂现象,斑裂给区域环境带来严重影响。为预测工作面的开采宽度与地表斑裂涨裂位置的对应关系,本文利用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,对巨厚砾岩地表斑裂产生的规律进行了研究。     

开采引起的山区地表移动与变形预计

为了推动山区“三下”采煤试验,充分合理地开发煤炭资源,必须首先解决开采引起的山区地表移动与变形预计。以下就近水平煤层开采,地面倾角小于30°的山区地表移动与变形预计问题作一些探讨。“开采影响下的山区地表移动”一文曾导出了山区地表移动盆地主剖面上的下沉W_(x)和水平移动u_(x)的预计公式如下     

地表移动和岩移观测

通过建立北陈庄地面岩移观测站，定期对整个观测站进行全面水准测量，严密监测地表下沉和变形，进而对观测资料进行整理，对地表移动和变形参数进行计算，得出了袁庄矿井下开采后地表的下沉和移动规律，为进一步研究煤矿地表沉陷提供了实测数据和理论基础。     

基于PS-InSAR监测的石油开采地表下沉模型反演

石油开采造成油层压实,引起地表下沉,导致地表移动变形,对地面设施产生损害影响。石油开采引起的地表下沉比较缓慢,应用常规的大地测量监测技术无法实现大区域动态监测。为了准确掌握某油田的地表下沉的发展过程,本文采用33景升轨Sentinel-1A数据,运用PS-InSAR技术对油田进行地表下沉监测,获取了该区域2017年3月至2019年11月的地面下沉场,分析了该区域在监测时间段内的下沉演化情况,该油田下沉面积达29.5km2,监测时间段内该采油厂最大下沉速率为-210.9mm/a,最大累积下沉量达-585.6mm;根据地表下沉理论,应用参数反分析的方法,建立了基于弹性薄板理论的地表下沉与变形计算模型。根据反演模型计算,截至2019年11月,该油田地表最大倾斜为0.47mm/m,最大水平拉伸为0.42mm/m,最大压缩变形分别为-0.34mm/m,计算结果为评价该区域开采损害风险评估提供了依据。     

厚黄土下综放高强度开采地表沉陷与覆岩破坏实测

为研究厚黄土下厚煤层综放开采地表沉陷和覆岩破坏规律,通过在工作面地表建立岩移观测站和地面钻孔水文勘探,进行了地表沉陷变形实测和覆岩破坏高度钻探测定。总结研究地表岩移观测站实测资料和覆岩破坏探测钻孔水文观测资料,得出厚黄土综放高强度条件下地表沉陷剧烈,曲线较陡,在下沉盆地边缘沉陷变形曲线收敛较慢,最大下沉速度偏大,采动影响范围偏远;覆岩破坏探测结果显示综放覆岩破坏异常发育,导水裂缝带高度与综放采厚近似成正比,裂高采厚比例系数平均为19.75。研究成果为黄土区综放地表开采损害防治和水体下采煤及顶板水害防治提供技术支撑。     

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.     

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。     

深井条带开采地表沉陷规律分析

为掌握煤炭深部开采带来的地表沉陷规律,根据矿区实情并参考以往设站参数建立区域观测站。通过4年多连续不间断的监测,拟合出该矿区地表下沉曲线及水平移动曲线,求出概率积分法所需各种移动变形参数。分析结果表明：深部开采时的基岩厚度增大,影响地表移动变形的因素多,地表沉陷在倾向上最大影响范围超过700 m,相应的盆地边缘移动变形值小。条带开采地表下沉比较平缓,没形成大的沉陷盆地,一次采全高情况下地表沉陷值相对较大,地面出现了塌陷区。采全高与条带开采的边界角相差不大,相同的开采影响范围内,条带开采下沉值较小,地表下沉盆地相对平缓。     

长壁综采矸石与粉煤灰充填技术及地表沉陷分析

固体充填开采能够有效兼顾煤炭开采经济效益与环境效益,是一种较好的绿色开采技术,在国内获得初步应用,但实测资料较少。介绍邢台煤矿7606工作面长壁综采矸石与粉煤灰充填采煤工艺,并结合观测站实测资料和FLAC3D数值模拟手段,研究固体充填开采在减少地面下沉中的作用,并研究不同充填率和充填体不同弹性模量条件下地表下沉规律。通过观测站实测结果分析,固体充填开采在减少地面下沉方面效果明显。通过数值模拟分析,随着充填率由100%逐渐减少,地表下沉最大值则逐渐增加,充填率对地表下沉的影响很大。随着充填体弹性模量从0.24GPa增大到24GPa,地表最大下沉值迅速减小,但当充填体弹性模量增大到4GPa以后,地表移动变形值的变化不很明显。     

倾斜煤层开采时地表下沉的分析

简介地表下沉可以引起地面构筑物的严重损坏。在矿区,构筑物下方由于需要留设保安矿柱而减少了矿井的服务年限和降低全部矿物资源的回收率。为了预计地表下沉,需要变形力学和地层物理性质的知识。急倾斜矿层上方地表下沉的研究较少,因而所了解的变形之间的相互影响当然就比缓倾斜矿层的更少。本论文研究的是急倾斜矿体开采时的地表下沉。除了上山方向可能出现地表隆起外,而地表下沉的现象相似于开采水平     

地表动态下沉过程实测分析与预测研究

通过对1176东工作面开采引起的地表下沉过程的实时监测与分析，获得了该地质采矿条件下地表动态下沉的规律和参数，经与实测资料对比吻合较好，可用于“三下”开采工作面优化设计。     

无人机激光雷达矿山开采沉陷监测研究

为了快速、准确、全面监测煤矿高强度大规模开采引起的地表沉陷，以鄂尔多斯王家塔煤矿为例，采用无人机激光雷达(UAV-LiDAR)测量技术对该矿高强度开采地表沉陷进行监测，给出了数据获取及处理的关键技术及方法；通过对实测点云进行克里金插值得到地面点并建立地表DEM,多期DEM差分处理得到地表下沉盆地，联合中值滤波和双边滤波对下沉盆地进行去噪处理，最终得到高精度的下沉值。结果表明：该技术实测地表DEM精度为15 mm,求出地表沉陷盆地模型中误差为36 mm;可以快速获得丰富的地表数据，得到高精度的地表沉陷盆地信息。     

双煤层开采地表下沉影响因素分析

煤炭开采所引起的地面塌陷问题严重影响矿区生态环境,与单一煤层开采相比,双煤层开采所导致的地表下沉更为复杂.以不同矿区地表移动实测数据为基础,采用灰色关联度分析、理论分析及相似模拟试验等研究方法对基岩厚度、松散层厚度、上下煤层采高及煤层间距对地表下沉的影响展开研究.研究结果表明:基岩厚度和松散层厚度对地表下沉影响最大,上煤层采高和煤层间距影响次之,下煤层采高影响最小;考虑到各矿区地质条件的差异及各因素之间的交互作用,将基采比c、基载比z 和间采比j作为关键参数研究地表下沉的变化规律,得出单一煤层开采地表下沉系数随基采比c和基载比z 的增大而减小,双煤层开采地表下沉系数随三个关键参数的增大呈减小趋势;相似模拟试验结果与理论分析结果基本一致,说明研究结果是可信的.     

工作面由放顶煤开采改为顶分层开采的实践

鹤壁八矿31011工作面对应地面位于扒厂西,地表大部分为耕地.为了防止地表沉陷影响公路立交桥下沉变形破坏,工作面由放顶煤开采改为顶分层开采,以减缓地表沉陷速度.     

地表移动和岩移观测

通过建立北陈庄地面岩移观测站 ,定期对整个观测站进行全面水准测量 ,严密监测地表下沉和变形 ,进而对观测资料进行整理 ,对地表移动和变形参数进行计算 ,得出了袁庄煤矿井下开采后地表的下沉和移动规律 ,为进一步研究煤矿地表沉陷提供了实测数据和理论基础