厚黄土层煤层开采沉陷规律研究

为了解黄土层对开采沉陷规律的影响,结合彬长矿区厚黄土层的采矿地质条件,基于分层传递理论,采用分阶段求解的方法,对地表沉陷的概率积分公式进行了修正,从土层对基岩的加载角度给出了厚黄土的定义。以大佛寺煤矿的地层条件为模型,通过物理材料相似模拟和FLAC3D数值模拟的方法,得到了彬长矿区的矿井开采地表移动的主要参数,并利用分阶段求解的方法,计算了该矿区亭南煤矿的地表移动等参数,利用地表移动参数设计了亭南煤矿建筑物群下宽条带开采的方案。结果表明:采用地表沉陷分段求解的方法预测厚黄土覆盖层地表沉陷是有效的。     

关于地表移动的时间过程

本文探讨覆盖岩层为中等稳固的长壁法开采水平矿层的地表移动,并提出新的计算地表移动和变形的公式。     

建筑物下浅埋厚煤层长壁矸石充填开采试验

针对阳泉东坪煤矿建筑物下压煤多、埋藏较浅的特点,基于综合机械化长壁矸石充填工艺技术,提出了间歇分层长壁矸石充填开采采出建筑物下压煤的技术途径。在分析长壁矸石充填开采沉陷控制机理的基础上,利用等价采高的概念设计了试验区分层开采厚度分别为3.1和3.0 m,并对方案进行了地表沉陷预计。结果表明,第1分层开采后地表的移动变形值均在设防标准之内;第1分层开采稳定后,对建筑物进行简单的维修和加固,可进行下一分层开采,地表移动变形仍在设防标准之内,为该矿井最大限度地解决建筑物下压煤问题提供了一种安全、经济的合理开采方法。     

补连塔矿复杂条件下大采高开采地表沉陷实测

为研究补连塔矿浅埋深近距离煤层不同条件下(长壁采空区、煤柱区和旺采区下),大采高支架一次采全高工作面开采的地表移动规律,采用建立地表移动观测站对补连塔煤矿32301工作面地表沉陷进行了实测分析,结果表明:补连塔矿32301大采高支架一次采全高工作面开采引起的长壁采空区、煤柱区地表移动特征分区明显;长壁采空区的最大下沉速度比煤柱区大,最大下沉速度滞后距比煤柱区小.长壁采空区和煤柱区的下沉系数分别为0.78和0.51;长壁采空区的最大下沉速度为490 mm/d,最大下沉速度滞后距为61 m;煤柱区的最大下沉速度为234 mm/d,最大下沉速度滞后距为80 m.     

厚松散层开采条件下概率积分法参数的求取

松散层厚度对地表移动规律有重要影响,厚松散层对地表下沉的影响与薄松散层开采条件下的地表下沉差别较大。某矿因松散层较厚且受到开采衔接影响,多年来未取得充分采动开采条件下地表移动相关参数,影响了该矿"三下"开采方案设计的决策。在地表观测数据的基础上,运用正交设计试验,采用离散元数值模拟方法,以地表最大下沉值为反演指标,反演岩体力学参数,以弥补实验室测得岩石试件力学参数与现场差别较大的不足。根据反演结果,模拟该矿初次采动和重复采动条件下地表移动结果,从而求取地表移动概率积分法参数。     

极不充分开采地表移动和变形特征

我国部一些煤田矿井的开采深度已达到500m以下,甚至超过了1000m,采用走向长壁采煤方法采煤时,工作面的斜长一段在100－200m,在倾斜方向上工作面的开采宽度与开采深度这比往往很小。开采宽度与开采深度之比小于1／3的开采称为极不充分开采。与充分开采相比,极不充分开采条件下,地表移动和变形规律发生了很大变化。本文以地表移动观测站的实测资料为例,分析了极不充分采动条件下地表移动和变形特征。     

厚土层浅埋煤层覆岩运动破坏规律研究

通过南梁煤矿首采工作面采前的实验研究和开采时的现场观测，分析了工作面顶板的移动、来压强度以及巷道变形破坏情况，总结了厚黏土覆盖层浅埋煤层单体长壁工作面的矿压显现规律．实验和观测表明，尽管其上覆岩层的力学强度比较小，煤层埋深浅，但工作面初次来压步距大，矿山压力显现剧烈，周期来压台阶下沉量大．在此基础上，提出了加强支护来预防顶板大面积垮落．这为实现厚黏土层覆盖浅埋煤层单体长壁工作面正常开采提供了可靠的理论依据．     

五阳矿综采放顶煤地表移动与变形特点

以五阳矿实测数据为基础,系统分析了综采放顶煤条件下地表的移动规律及特点。综放开采与分层综采相比,地表下沉系数与初次采动相同,主要影响角正切、拐点偏移系数介于初次采动与重复采动之间,动态地表移动变形值偏大,地表的裂缝与破坏明显减轻。     

巨厚岩浆岩下开采地表移动变形的相似模拟研究

利用相似材料模拟实验的方法研究巨厚岩浆岩下开采地表移动变形的规律,总结出巨厚岩浆岩层是对地表移动变形起控制性作用的主关键层.岩浆岩初次破断之前,随着工作面的推进,离层量不断增大,地表不出现明显移动变形.岩浆岩的初次断裂导致地表快速下沉,地表下沉速度随岩浆岩周期性破断而呈现跳跃性变化.对相似地质条件下的地下开采地表移动控制有借鉴作用.     

巨厚黄土层宽条带开采地表移动规律及参数优化

为了有效地控制地表移动变形以保护地表建筑物,保证煤炭资源的采出率,最大限度地减小开采损害的影响,应用宽条带开采方案,以彬长矿区的采矿地质条件为工程背景,研究厚黄土层下开采的地表移动规律。通过在开采区域地表布设监测点的方法,结合亭南煤矿现场观测实测数据并对其进行理论分析,描述了深部大采深宽条带开采的地表移动规律,给出了彬长矿区地表移动变形的重要参数,主要影响半径为295 m,主要影响范围角正切值为1.93,地表沉陷范围343 m,边界角为58.96°。运用概率积分和威尔逊理论得出该矿区多个条带工作面开采时,煤柱宽度和采出宽度的最佳匹配计算方法,基于协调开采原则得出了合理的条带开采参数。结果表明,将研究得到的地表移动参数应用于生产实践取得了良好效果,所得的地表移动参数对该矿区具有一定的参考价值。     

厚冲积层与薄基岩条带开采地表移动参数与实践效果

基于厚冲积层及薄基岩条件下条带开采观测数据,分析了表征空间形态的地表移动角量参数;优化了常规条带开采采动影响预测的地表移动计算参数;拟合了采用窄工作面计算方法计算的地表移动参数,用于计算非充分宽条带短壁工作面开采地表移动计算。通过实践,只要采用合理技术与设备,即使是在条带开采条件下,也能达到高产高效。     

综放采场上覆岩层运动模式及其控制

基于煤系地层的层状岩体结构特征 ,对长壁综放开采工作面上覆岩层的活动特点和过程进行了深入的分析 ,由此提出了上覆岩层状岩体运动的 3种基本模式 ,并对离层的类型和控制特点进行了分析。此项研究对长壁综放开采条件下地表沉陷及岩层移动的控制具有指导意义。     

长壁全部充填与条带充填开采沉陷控制效果对比

为了研究不同充填开采方法对地表沉陷的控制作用,采用理论分析和数值模拟方法对比了长壁全部充填和条带充填开采的地表沉陷规律,并对二者差异及原因进行了分析,研究结果表明:在充填率相同的条件下,采用长壁条带充填开采能够形成若干个间隔支撑顶板的"条带充填体",限制顶板和覆岩的下沉量,保证覆岩关键层结构不破坏,使得地表沉陷可控;而采用长壁全部充填开采,充填体被平均分配到整个采空区,导致空顶高度增加、顶板和覆岩的下沉量变大,造成覆岩关键层结构发生破坏、地表下沉加剧,因而沉陷控制效果较条带充填明显变差;在控制相同的地表沉陷效果时,长壁条带充填的充填率较长壁全部充填明显降低;说明一定充填率条件下长壁条带充填开采对地表沉陷的控制效果比长壁全部充填开采更好。     

长壁开采工作面上覆岩层运动模式

基于煤系地层的层状岩体结构特征，对煤矿长壁开采工作面上覆岩层的活动特点和过程进行了深入的分析，由此提出了上覆层状岩体运动的３种基本模式，痉对离层的类型和控制特点进行了分析，此项研究对长壁开采条件下地表沉陷及岩 移动的控制具有指导意义，图２，参４。     

煤层开采地表移动过程的FLAC3D模拟研究

为减少现场布置大量测点来观测煤层开采地表移动全过程,采用FLAC3D软件模拟分析了煤层地下开采引起的地表移动过程,认为采用沿煤层走向方向每开挖2 m长度计算50步的方式可实现煤层的走向长壁开采,并对某一煤层进行了模拟开采,在模型的上表面经过开采中心点沿走向和倾向剖面线上共布置了36个下沉量和位移速度测点;得出主断面最大下沉量为94 mm,各监测点下沉量及位移速度与计算步数之间的关系曲线符合改进的地表移动Knothe时间函数曲线。     

夏店煤矿厚煤层综放开采地表移动变形规律研究

为研究综放工作面地表移动变形规律,夏店煤矿在3111工作面上方建立了地表移动观测站。文中通过系统的观测与研究,揭示了深部厚煤层长壁放顶煤开采条件下地表下沉盆地的分布形态;求取了相关的地表岩移预计参数和岩移角值参数;获得了该地质采矿条件下地表沉陷变形规律及特点。     

煤层倾向对山区地形开采岩层及地表移动的影响分析

山区地形条件开采造成的岩层及地表的移动变形受到地表坡度的下滑影响,煤层倾角亦对地表移动变形产生影响。煤层倾向和地表坡向的关系,对于山区开采地表移动变形具有重要的影响。应用数值软件UDEC模拟了不同煤层倾向和地表坡向关系条件下开采的岩层及地表移动,分析了煤层倾向和地表坡向相互作用对地表移动变形的影响,为山区安全开采提供借鉴。     

高水材料短壁机械化充填开采地表沉陷规律研究

为了研究高水材料短壁机械化充填采煤法的地表沉陷规律及地表沉陷控制效果,以某矿区试验工作面地表沉陷数据为基础,研究了短壁机械化充填开采的地表移动与变形规律,分析了影响地表沉陷的主要因素,评价了地表沉陷控制效果。结果表明,短壁机械化充填开采地表沉降变常规开采的一次沉降为分阶段的缓慢沉降,采用该方法在埋深230m,采高2.5m的近水平煤层充填开采时,地表最大下沉值、下沉速度分别为180mm与2.4mm/d,相比综采垮落法地表下沉值与下沉速度分别减小92%与96.3%,且下沉盆地范围明显减小,地表移动与变形值控制在《"三下"采煤规程》规定的I级范围以内,满足地表一般建(构)筑物的保护要求。     

浅埋深长壁工作面覆岩破断特征相似模拟

利用相似模拟实验方法,研究了浅埋深长壁工作面覆岩破断特征,掌握了浅埋煤层长壁开采覆岩破断过程中的关键特征点。并结合现场矿压实测,掌握了工作面来压与上覆岩层裂隙发展之间的规律。研究分析表明：浅埋深长壁工作面覆岩破断的关键特征点分别是直接顶破断、基本顶初次破断、基本顶周期性破断、裂隙带初次导通地表、裂隙带周期性导通地表。裂隙带导通地表（即基岩层周期性全部破断）与基本顶破断的周期性发生是浅埋深长壁开采条件下工作面顶板来压存在大小周期的主要原因。浅埋深长壁工作面开采过程中,基本顶的断裂极易引发裂隙带导通地表。因此,在工作面来压期间,要适当加快工作面推进速度,避免发生压架事故。     

黄土覆盖矿区非连续推进长壁工作面开采技术研究

针对黄土覆盖矿区"三下"压煤量很大的现象,提出了一种基于非连续推进的长壁工作面来控制地表沉陷的开采工艺,即通过在工作面推进方向上留设合理的间隔煤柱,并适当调整工作面的开采宽度,以使地表形成双向极不充分采动,从而达到控制地表沉陷、保护建筑物的目的。并利用该方法确定开采宽度和煤柱宽度,采用数值模拟计算进行地表移动、变形大小及煤柱破坏程度分析。计算结果表明,采用非连续推进的长壁工作面的设计是可行的,提高了煤炭资源的采出率,为解决黄土覆盖矿区"三下"压煤开采、延长老矿井的生产周期、实现建筑物不拆迁情况下安全开采提供了一种技术途径。