山体下采煤的地面监测与数据分析

山体下采煤的地面监测包括常规的山区地表移动监测及采动引起滑坡的监测。本文将采动山体变形划分为３个阶段并提出相应的变形监测方案；讨论了采动山体滑坡监测网的设计原则及观测方法，提出了采动山体变形监测数据分析和采动引起滑坡的预报方法。     

煤矿采动区地面井逐级优化设计方法

为进一步优化煤矿采动区地面井设计方法,对地面井的类型及特点进行了深入分析,将煤矿采动区地面井抽采技术细分为邻近层采动发展区地面井抽采、本煤层采动发展区地面井抽采和采动稳定区地面井抽采3种类型;确定了抽采资源评估、布井位置优选、井型结构优化、高危位置防护、地面安全抽采等5项核心技术,提出了不同类型采动区地面井的逐级优化设计方法。将系统化的技术方法应用在了山西晋煤集团成庄煤矿5310工作面采动区CD-01井的优化设计和抽采工程中,获得了连续抽采、抽采体积分数50%以上的良好抽采效果,证明了逐级优化设计方法及技术的适用性。     

矿区生态环境要素的采动损害定量评价方法研究

为了系统研究矿区生态环境的采动损害,必须分析各生态环境要素的采动损害情况,揭示其采动响应机理,并对其采动损害状况进行定量评价。根据采动破坏特点,本文首先分析了矿区生态环境的采动要素构成,并将其划分为建(构)筑物、交通线路、耕地、水环境和地形地貌五大类别。然后描述了各类别的采动响应特征并对其采动损害的影响因素进行了简要分析,在此基础上择取了各要素采动损害定量分析的评价指标。然后提出了各自的采动损害定量评价方法,针对五阳煤矿生态环境的典型采动要素进行了实例分析,分析结果表明评价方法可行,能够满足矿区生态环境采动损害综合分析研究的基础数据需求。     

基于模糊模式识别的采动区建筑物损害等级预测

为掌握煤矿采动区建筑物损害程度,采用模糊模式识别方法对采动区建筑物损害等级进行预测。首先对30个已知采动区建筑物损害数据进行预处理,根据研究区域井下开采情况、地质条件及建筑物结构等因素,采用模糊聚类方法生成包含4个标准模型的模型库。然后对8个测试样本与标准模型库进行测试,计算样本数据与各个标准模型的贴近度,根据择近原则判断各样本所对应的标准模型。通过计算,8个测试样本预测结果与实测值完全相同,预测结果准确可靠。研究表明使用模糊模式识别方法预测建筑物损害等级是可行的,研究成果为预测矿山采动区建筑物损害等级提供了一种新的方法。     

采动影响下公路损害特征及防护

应用弹性力学和岩层与地表移动理论，在实地调研的基础上，分析研究了公路受采动损害的现象特征及原因，给出了公路受采动损害的判据，并提出了减轻或预防公路采动损害的技术措施。对预防或处理公路受采动损害问题具有一定的理论和实践意义，同时丰富和发展了采动损害研究的理论和实践。     

基于采动空间守恒的西部矿区高强度开采损伤传导模型及应用

从采矿源头出发,研究掌握高强度开采损伤传导机理,进而研发采动损伤控制与修复技术,是解决我国西部矿区生态损伤程度高与修复难等问题的关键.基于此,提出采动损伤能量指标及采动损伤场量化采动损伤程度和范围,给出了采动损伤场临界能量值的计算模型.结合采动覆岩"三带"分区特征,基于空间守恒建立了采动损伤分区耗散传导模型,研究得出了开采源头损伤在垮落带、裂隙带、弯曲下沉带传递过程中的耗散系数,提出了地表采动损伤量计算方法.依据采动损伤分区耗散模型提出了高强度开采覆岩"两带"结构转化为"三带"结构的垮落带与离层裂隙带注浆技术及注浆量的计算方法.最后通过上湾矿12401大采高工作面的应用与实测结果证实了本文模型的可靠性.     

我国煤矿覆岩采动裂隙带卸压瓦斯抽采技术研究进展

采动裂隙带卸压瓦斯抽采是工作面瓦斯防治的主要方法,介绍了采动裂隙动态演化规律的研究现状,分析了卸压瓦斯抽采原理。根据瓦斯抽采直接通道的不同,总结提出采动裂隙带瓦斯抽采分类方法;基于工作面瓦斯绝对涌出量的大小,提出采动裂隙带瓦斯抽采技术的分级选择法。对各类采动裂隙带瓦斯抽采方法的优缺点、布置方式进行了分析论述,给出了具体的设计方法以及技术参数,并结合现场实例说明了各种抽采方法的效果。最后通过总结概括采动裂隙带瓦斯抽采技术的研究现状,指出采动裂隙带演化模型三维化、瓦斯高效抽采技术参数精准化以及瓦斯抽采技术装备智能化是覆岩采动裂隙带瓦斯抽采未来的研究重点及发展趋势。     

地面垂直采空区抽采钻井井口连接装置故障处理及改进

本文针对地面垂直采空区抽采钻井井口连接装置初期设计不合理采动后易出现损坏现象,介绍了两种处理方法,同时提出了厚薄煤层两种钻井井口连接装置改进方式。     

极不充分开采地表移动与变形预计方法

文中提出了以正态分布函数为预计模型,采用概率积分法预计参数预计极不充分采动情况下地表沉陷的方法,该方法直接采用沉率为预计参数,解决概率积分法预计极不充分采动难以选取拐点偏移距的问题,提高极不充分采动情况下地表移动和变形的预计精度。     

基于瓦斯涌出量的采动稳定区煤层气资源量计算

为计算煤矿采动影响稳定区煤层气资源,首先依据工作面顶板垮落带和导水断裂带高度和底板破坏带深度以及工作面四周本煤层瓦斯极限排放宽度,提出了工作面受采动影响形成的裂隙空间范围,并由此构建了采动影响区域原始煤层气资源量计算模型和方法;其次利用工作面瓦斯涌出量预测法对工作面损失煤层气资源量进行了计算;最后依据物质平衡原理,建立了采动稳定区煤层气资源量计算方法。     

采动间接损害分析

本文分析了地层失水引起地表移动与变形的机理与计算公式,提出了层滑带引起地表损害的思想,"地层失水"与"层滑带"二次变形构成了采动间接损害的主要因素,为有效地处理各类采动损害提供了理论工具.     

采动岩体工程分类及力学参数估算方法研究

为解决采动岩体数值计算中力学参数问题,基于覆岩三带理论及工程实践,提出了以现场可直接测量的采动岩体完整性指数、三带发育高度为分类指标的采动岩体工程分类法,建立了岩体纵波波速与地质质量指标的关系,推导了Hoke-Brown准则中关键参数的计算公式,实现了采动岩体力学性质的定量评价,总结了采动岩体力学参数取值的一般规律。工程实践表明,该分类方法及力学参数估算方法简便实用,符合工程实际。     

煤矿采动影响下地面井群瓦斯抽采范围研究

随着我国煤矿开采强度的日益提高,矿井回采空间瓦斯涌出量大幅增加,即使低瓦斯矿井也有瓦斯"爆涌"问题显现。如何进行大范围、区域化的连续抽采,形成对回采空间涌出瓦斯的低成本长效控制,依然是目前面临的重要难题。采动区瓦斯抽采地面井在地面施工,能够连续进行采动区/采空区抽采,是区域化连续抽采控制回采空间瓦斯浓度的有效技术。因此,在对采动区内覆岩裂隙场渗流特征分析基础上,建立了采动区地面井抽采条件下地面井周围采动影响范围内的气体压力衰减梯度变化函数,提出了以采动裂隙场内气体压力衰减梯度曲线拐点为依据的地面井有效抽采范围判定原则;进而,建立了采动区瓦斯地面井(群)抽采效果评估方法,并提出了抽采率指标的计算模型;最后,以晋煤集团岳城矿为背景,采用COMSOL Multiphysics数值模拟分析和现场小井群抽采试验相结合的方法对采动区瓦斯地面井小井群抽采的参数优化、应用效果等进行了对比分析与验证,证明了采动区瓦斯地面井(群)抽采具有很高的实用价值。     

北方采金船增产的主要措施之一—冻土融化

北方采金船低效、低产的主要原因是季节冻土和永久冻土的影响,要解决这个问题的主要办法是冻土的融化。本文论述了处理冻土几种方法的效果,并提出了几点建议。     

高等级公路在开采影响下的安全设防指标研究

根据采动影响下高等级公路路基路面的受力特征,以各等级公路的设计指标值为依据,采用力学理论推导了各等级公路的设防指标,对预防和处理公路受采动损害问题有一定的理论和实践意义,同时也为矿区高等级公路的设计及养护提供了科学依据,丰富和发展了研究采动损害的理论和实践。     

穿越某煤矿采区大型供水管道损坏原因分析及治理措施

通过一起煤矿采动引起大型供水管道损坏事故的处理,分析了引起事故的原因,提出了综合治理的措施,为处理同类事故提供了借鉴,对跨越煤矿采区大型管道设计提出了建议。     

抚顺煤田深部开采临界深度的定量判别

以抚顺煤田为工程背景,通过采动微震和瓦斯的现场观测与分析,得到深部开采临界深度是采动岩体的动力响应由线性转为非线性深度的认识。提出用采动岩体的视本构关系、采动微震的分形几何学特征和在浅部未发生过的特殊动力现象定量判断采动岩体力学行为的方法。结果表明,上述3项指标均指示700 m左右的深度是该煤田采动岩体力学行为发生非线性动力响应的临界深度。     

深部破碎硬岩采动压力分布规律与控制方法研究

为研究深部破碎硬岩采动压力分布规律,以弓长岭井下铁矿为工程背景,采用收敛监测的方法,对3个不同采深的采场进行采动压力监测。监测结果表明:弓长岭井下铁矿采动压力变化呈波动趋势,最大采动压力出现在采空区边界8 m左右的位置;采动压力的峰值在空区边界上盘方向3 m到下盘方向10 m左右的范围内;沿矿体走向方向,采动压力的影响范围超过11.5 m,距回采工作面8.5～11.5 m范围内存在较大采动压力;采空区旁侧采动压力辅助监测得到采动压力峰值距采空区边界6.2～9.3 m的范围内,验证了最大采动压力出现在采空区边界8 m左右的结果。在此基础上,提出了锚网喷浆联合支护方案,预计该方案能够很好地解决弓长岭井下铁矿深部矿岩采动压力显现问题,达到预期的支护效果。     

远程采动煤岩体变形与卸压瓦斯流动气固耦合动力学模型及其应用研究

经过多年的科学研究和工程实践证明,采动卸压瓦斯抽采技术是防治煤与瓦斯突出、降低煤层瓦斯含量最有效、最经济的区域性措施。尽管近几十年来开展了大量的采动卸压瓦斯抽采现场试验,但对采动煤岩体变形与卸压瓦斯流动相互作用的研究尚不够成熟,还无法为卸压瓦斯的高效抽采提供理论基础和技术支持。以远程采动煤岩体为研究对象,运用岩石力学、采矿工程、渗流力学、数值仿真等理论,采用现场实验、实验室实验、理论分析和数值分析相结合的研究方法,系统研究了采动煤岩体的卸压特征、移动变形、采动应力变化及卸压瓦斯流动规律;开展了采动煤岩体变形与瓦斯流动耦合作用研究,构建了采动煤岩体弹脆塑性本构模型和采动煤岩体变形与瓦斯流动耦合动力学模型及数值计算方法,通过模型的应用初步获得了远程上被保护层应力场、位移场与渗透率的时空变化规律,最后提出了保护层开采工程分类及判定方法,以及远程保护层开采及卸压瓦斯抽采技术体系,并在阳泉新景矿成功地进行了试验,取得了显著的抽采效果。为保护层开采设计及远程被保护层卸压瓦斯的高效抽采提供了理论依据和技术支持。主要研究内容及成果有:(1)利用平面应变相似模拟实验系统,以阳泉矿区新景矿为地质背景,开展了远程采动煤岩体裂隙演化...     

确保底板采区下山免受采动破坏的工作面终采线划定

提出采区底板下山免受采动破坏的工作面终采线位置划定方法,并用该方法确定了某综采面终采线实际位置,使其采区底板下山免受采动破坏.