水平煤层半无限开采时沉陷参数误差对下沉预计结果精度的影响

本文依据误差理论，系统地分析了水平煤层半无限开采时概率积分法、威布尔分布法和样条概率积分法的参数误差对下沉预计结果精度的影响，弄清了预计结果精度的分布规律，评述了它们的优缺点，并指出了改进措施。本文的研究结果对开采沉陷观测站设计、开采沉陷参数及计算模型的识别具有指导意义。     

条带开采沉陷预计误差的实测纠偏方法

根据近水平煤层条带开采覆岩移动变形机制和下沉盆地的对称性,提出了近水平煤层条带开采沉陷预计误差的实测纠偏方法,编制了条带开采沉陷预计误差实测纠偏方法的计算机软件.利用前岭煤矿条带开采的地表下沉实测数据验证了该方法的可靠性,基于415工作面和413工作面采后的下沉曲线,应用实测纠偏方法预计的411工作面采后下沉曲线与实测曲线的误差小于±16mm.     

时序分析在开采沉陷动态参数预计中的应用

应用时间序列分析法,对开采沉陷动态过程的概率积分法预计参数进行分析,建立动态预计模型。用该模型可对参数的未来值进行预计,然后利用预计结果进一步预计地表的移动变形,解决了开采沉陷的动态预计问题。应用此法,地表下沉的相对预计误差一般为４％左右,与传统方法相比,预计精度可提高５％～１５％。     

开采沉陷中采深偏移系数的性质分析

在处理倾斜煤层的开采沉陷数据时,往往采用平均采深代替走向主断面实际开采深度,此时存在着采深偏移系数的情况,不可避免地造成了开采沉陷预测的不准确性.为了提高开采沉陷预测精度,通过理论推导,给出了采深偏移系数计算公式,分析了上覆岩层岩性、煤层倾角、松散层厚度等地质采矿条件对采深偏移系数的影响.同时,结合11个矿区的开采工作面资料,求取了以平均采深代替走向主断面实际采深时各地表移动变形值的偏差.结果表明,采深偏移系数随着覆岩强度和煤层倾角的增加而增加,随基深比的减小而减小.当煤层倾角达到20°以上时,应该考虑采深偏移系数对各移动变形值造成的影响,为矿山开采沉陷准确预测提供参考.     

FSIP系统研究

本文编制了FSIP系统的所有计算和管理方面的应用软件，采用中文菜单技术人机对话，实现了在褶曲构造煤层及任意形状工作面开采条件下；预计地表任意点在任意计算方向的下沉倾斜变形、曲率变形、水平移动、水平变形、煤层开采面积，及求解预计参数等万面的自动化     

FSIP 系统研究

本文编制了ＦＳＩＰ系统的所有计算和管理方面的应用软件，采用中文菜单技术人机对话，实现在褶曲构造煤层及任意形状工作面开采条件下，预计地表任意点在任意计算方向的下沉倾斜变形，曲率变形，水平移动，水平变形，煤层开采面积，及求解预计参数等方面的自动化。     

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.     

水平煤层开采地表下沉速度偏态预测模型的构建

为精准预测煤层采出后地表动态损伤程度,选取下沉速度作为动态指标,基于现场实测数据分析下沉速度曲线偏向于采空区一侧的偏态分布特征,采用平方根转换正态函数方法,构建下沉速度偏态预测模型,并通过实例对模型动态预测精度进行验证与分析。结果表明：该下沉速度偏态预测模型的预测结果与实测数据一致性较强,预测值与实测值拟合度均在0.95以上,相对中误差小于9%。研究结果可为矿山采动损害与防护提供理论和技术支持。     

工业广场密集建筑物下变采(留)宽条带开采技术

为研究煤矿工业广场密集建筑物下压煤开采技术,以平煤七矿开采为例,依据实际采煤条件及条带开采理论,通过理论计算,确定变采(留)宽条带小工作面开采方案,通过概率积分法预计、数值模拟,研究了条带小工作面重复采动的地表下沉盆地的移动变形规律,得出地表移动和变形值及其对地表建(构)筑物的影响情况。结果表明,变采(留)宽条带小工作面开采后,采出率为65.5%,地表最大下沉值为429.3 mm,下沉系数为0.133,地表主要建筑物损害程度在Ι级之内,采空区中心向下山方向偏移距离d为26 m,最大下沉角为85.6°。条带小工作面开采能够在提高回采率的基础上很好地控制覆岩变形与地表沉陷,解决了保护地表建筑物与解放工业广场煤柱的矛盾,为资源枯竭煤矿工业广场煤柱回收在技术和理论上提供了参考。     

广义时间函数参数求取方法研究

基于区间估计算法求取Knothe时间函数参数的原理,结合由开采引起地表沉陷的一般事实规律提出了采用区间估算法求取广义时间函数参数的构想,并建立了相应的数学模型,给出了地表移动动态预计的基本原理.结合实例,将采用该模型求得的参数进行地表动态沉陷预计的结果与实测资料进行对比分析.结果表明,该模型对矿区地表下沉动态预计能够达到较好的效果,说明该模型具有一定的实用价值.     

开采深陷预计参数的确定方法

基于相似理论的基本原理，根据我国120多个地表移动观测站的监测数据，导出了开采沉陷预计参数与岩体综合变表模量E、采深H和采厚M等因素之间的统计公式，即地表下沉系数q、水平移动系数b、主要影响角正切tanβ和拐点偏称移距与采深的比值S0／H与相似准则E／Em和ρH^2（100MEm）之间呈线性关系。研究表明：岩体的综合变形模量对开采沉陷预计参数的影响显著，采深主要影响拐点偏移距，对其它预计参数的影响甚微，而采厚对所有预计参数的影响都很小，可忽略。     

“三软”特厚煤层开采地表沉陷规律研究

洛阳常村煤矿开采煤层为"三软"特厚煤层,井田范围内村庄较多.为了合理回采村庄下煤柱、提高资源采出率,需要掌握该地质条件下的地表移动变形规律及参数.在该矿"三软"特厚煤层工作面建立了地表移动观测站,对地表沉陷进行现场观测,获得了大量的地表沉陷观测资料.通过对实测资料的分析,得出常村煤矿"三软"特厚煤层开采地表沉陷规律及其参数.研究结果表明:与一般地质采矿条件相比,"三软"特厚煤层放顶煤开采具有地表移动角量参数偏小、影响范围大、下沉系数大等特点,地表沉陷呈现塌陷坑及台阶裂缝形态.     

条带开采的三维层状介质理论及其应用研究

条带开采是“三下”（建筑物下、水体下、铁路下）压煤开采中,控制地表沉陷的一种比较有效的方法．然而,现有的条带开采尺寸设计一般还是采用威尔逊法,地表沉陷预计沿用全采的该率积分法由于预计参数采用经验公式确定,而对条带开采的主控因素未能明确给出或系统考虑,其预计误差相对较大．此外,对条带开采岩体的内部移动机理知之甚少,如上覆岩体（或下伏岩体）的波浪移动带的定义及其高度的计算,等等．总之,条带开采未能形成系统的理论,从而大大影响了条带开采地表沉陷的预计精度,这就限制了条带开采的合理使用．为此,提出了“条…     

影响函数的解析表达

煤层倾斜时，各开采单元随采矿变化，其地面不同点对应的开采影响面积可以用迈界角圈定、本针对圆锥和方域两种不同的假定，导出了影响函数的两种没形式，并给出了给出了下沉计算在直角坐标系统内的解析表达式，这样，影响函数可在计算机上进行计算，从而减少了计算和作图的工作量。     

近水平煤层开采沉陷预计的双曲线剖面函数法

根据近水平煤层开采地表移动盆地特征,提出了一种主断面移动变形的双曲线型拟合函数,推导了倾斜、曲率的计算公式.采用FLAC3D软件对某一煤层进行了模拟开采,获得了走向和倾向主断面地表每隔20 m的监测点的下沉量.采用1stOpt1.5软件编写了计算程序,对模拟开采得到的下沉曲线用提出的双曲线型函数进行了曲线拟合,拟合结果显示,走向主断面相关系数为0.99,最大残差为8 mm,倾向主断面相关系数为0.99,最大残差为10 mm,说明拟合效果较好.将走向与倾向主断面下沉曲线公式融合,给出了沉陷盆地内任意坐标点下沉量的计算公式,用MATLAB软件绘制了下沉盆地三维曲线图.结果表明:与其他剖面函数方法比较,该拟合函数参数少且容易求取,对近水平煤层开采下沉盆地的描述更为简便.     

基于模矢法的概率积分预计参数解算

为了获取准确的沉陷区概率积分预计参数,提出一种基于模矢法的概率积分参数反演方法。该方法以地表沉陷预计模型(概率积分法)为例,建立概率积分参数与地表沉陷的定量关系模型,提出基于模矢法的概率积分参数反演方法,并编制应用程序。朱集煤矿1222工作面工程应用表明:走向线方向上的下沉中误差在±20.85mm之间;沿倾向线方向上的下沉中误差在±14.69mm之间,反演的预计值与实测值大致吻合;得出通过模矢法求解的概率积分法预计参数符合淮南矿区地下采空区沉陷的基本规律。     

开采沉陷预计参数的确定方法

基于相似理论的基本原理 ,根据我国 1 2 0多个地表移动观测站的监测数据 ,导出了开采沉陷预计参数与岩体综合变形模量E、采深H和采厚M等因素之间的统计公式 ,即地表下沉系数 q、水平移动系数b、主要影响角正切tanβ和拐点偏移距与采深的比值S0 /H与相似准则E/Em 和 ρH2 ( 1 0 0MEm)之间呈线性关系 .研究表明 :岩体的综合变形模量对开采沉陷预计参数的影响显著 ,采深主要影响拐点偏移距 ,对其它预计参数的影响甚微 ,而采厚对所有预计参数的影响都很小 ,可忽略     

深部条带开采下沉系数与采厚关系的数值模拟

以峰峰万年矿的地质采矿条件为原型,利用FLAC3D数值模拟软件,建立了深部大采宽条带开采数值模拟模型,对开采厚度与下沉系数的关系进行了研究.结果表明:在采深和采出率等条件相同的情况下,地表下沉值和水平移动值均随采厚的增加而增大,而下沉系数随采厚的增加以非线性关系逐渐减少.下沉系数与开采厚度关系的确立,对深部大采宽条带开采地表移动变形预计及优化设计具有指导作用.     

FLAC3D在张集煤矿开采沉陷预测中的应用分析

利用FLAC~(3D)数值分析软件,分析了高潜水的张集煤矿巨厚松散层下12171工作面重复开采对上部17278工作面移动变形区的走向位移、垂直应力分布和塑性破坏区的影响。分析结果表明:数值模拟结果与实测数据基本相符;多煤层重复采动地表下沉具有特殊性,下沉量相比于初次采动是逐渐增大的,随着重复采动次数的增加,下沉量逐渐趋于稳定;同时随着工作面累计推进距离的增加,地面沉陷范围逐渐增加,并形成塌陷盆地;两工作面顶板围岩以剪切破坏为主,局部发生拉伸破坏。     

急倾斜煤层可采工艺性评价及应用研究

为了预测急倾斜煤层开采的效果和决策辅助技术，对急倾斜煤层可采工艺性进行综合评价．在急倾斜煤层开采工业性试验及开采实践的经验和统计数据分析的基础上，建立了适合急倾斜煤层地质条件开采工艺性块段评价的层次结构，影响急倾斜煤层开采的复合因素有8个，基元因素13个；运用多指标综合评价方法和模糊数学原理，构造了急倾斜煤层可采工艺性影响因素的评价函数，建立了模糊综合评价模型．用该模型对京煤集团大台煤矿289个工作面进行了评价计算，并且根据工作面块段的评价值对工作面单产进行了预测，结果表明，工作面中1级27个，占9．34％；2级87个，占30．1％；3级112个，占38．75％；4级63个，占21．8％。评价结果与开采结果基本相吻合．