厚松散层下采煤地表沉陷特征研究

为掌握地表沉陷的一般变形规律,需研究厚松散层下采煤地表沉陷终态变形特征和地表沉陷动态变形特征,对云驾岭矿三采区开展了系统的地表沉陷监测,分析研究了地表沉陷终态移动变形特征及角量参数求取,地表下沉速度,地表下沉速度滞后和地表移动延续时间。研究结果表明:地表沉陷范围广,充分采动角为:走向左70°、走向右61°、走向边界角57°、下山边界角81°、走向移动角67°,下沉速度快,下沉活跃阶段仅为15 d,占整个地表移动时间的6%,最大下沉速度滞后距分别为146 m和143 m,衰退阶段下沉量小,但周期较长,上述结果验证了厚松散层下重复采动时,地表下沉与采动程度呈正比,活跃期的下沉周期短,衰退阶段周期长等特征。     

厚松散层煤层开采地表动态移动变形特征研究

为控制地表沉陷保护地表建筑物,以赵固一矿11011工作面的地表移动变形的实测数据为基础,分析研究了厚松散层条件开采下,地表下沉曲线的动态变化、地表最大下沉速度、地表移动变形持续时间及最大下沉速度滞后情况。结果表明:由于上覆厚松散层土体结构松散、几乎无承载能力,地表下沉量变化较大,地表下沉速度较大,最大值为24.5 mm/d、下沉剧烈且地表下沉的范围增加较明显,在充分采动的情况下,预计其地表下沉系数大于1。在地表移动持续时间中,活跃阶段约占总时间的53.4%,而下沉量占总下沉量的91.3%,因厚松散层土体固结的原因引起的衰退阶段虽然下沉量小但持续时间较长;工作面最大下沉速度滞后距为182 m。上述结果表明厚松散层地区煤层开采,地表呈现受采动影响敏感、下沉速度大、下沉剧烈、下沉系数大和地表移动衰退时间长等特征。     

巨厚松散层下综采工作面地表沉陷规律及其采厚效应

为了研究巨厚松散层开采条件下地表移动变形规律,文中根据彭庄煤矿地表移动观测站实测资料,分析了非充分采动条件下的地表移动变形情况,并借助于FLAC3D数值模拟软件,探讨了巨厚松散层开采条件下地表移动变形规律的采厚效应.研究结果表明:在非充分采动条件下,地表最大下沉值为609 mm,最大水平移动值为220 mm,超前影响角为57.17°,最大下沉速度为11 mm/d,最大下沉速度滞后角为75.62°;煤层开采厚度是影响地表移动变形的重要因素,随着开采厚度的增加,地表最大下沉值及水平移动值呈线性增大的趋势,并借助MATLAB数学软件回归分析拟合得到开采厚度与最大下沉值、下沉系数及水平移动值的函数表达式.     

陕北黄土沟壑地貌地表移动变形特征研究

为研究黄河流域中游陕北矿区湿陷型黄土沟壑地貌高强度开采地表移动变形特征,对柠条塔矿黄土沟壑区N1212工作面开展系统的地表沉陷监测,分析黄土沟壑地貌高强度开采条件下地表沉陷变形特征,确定地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角,地表移动时间和动态地表移动参数。研究结果表明：陕北湿陷型黄土层高强度煤炭开采地表非连续变形破坏严重,黄土地表易受移动变形与地形条件复合影响,出现不均匀沉降,高强度开采条件下,地表移动变形发育剧烈,地表最大下沉量5 255 mm,最大水平移动值2 680 mm,最大下沉速度为187.4 mm/d,单一煤层开采最大下沉系数为0.63,斜交重复采动最大下沉系数为0.84,活跃期约55 d,期间下沉量占总下沉量97%,最大下沉速度滞后距为74 m,最大下沉速度滞后角67°。上述结果验证了浅埋煤层高强度开采时,地表下沉剧烈、活动周期短、重复采动时,地表下沉量与地质采矿因素成正比,沟谷地形高强度开采地表变形具有速度快、塌陷大、损害重的特征。     

强采动地表双向主断面动态运移及特征边界反演

煤炭井下开采引发的地表沉陷导致地表建筑物产生不同程度的损害,准确刻画地表移动变形特征是井下保护煤柱留设以及采动损害评价的重要依据。基于采动地表沉陷的现场实测数据及理论分析,研究了大柳塔矿井大采高条件下采动地表双向主断面运移规律,对地表沉陷特征边界进行了反演。研究结果表明：倾向主断面方向的最大下沉值为-3 589 mm,倾斜正值的最大值为50.4 mm/m,曲率正值的最大值为1.18 m^-1,位于574.976 m处,曲率负值的最小值为-1.4 m^-1,位于524.936 m处。随着工作面逐渐向前推进,走向主断面采动地表下沉曲线呈现出典型的动态演化特征,地表下沉曲线由V型转变为U型,最大下沉值为-3 959 mm,倾斜正值的最大值为55.7 mm/m,位于700.013 m处,曲率正值最大值为1.59 m^-1,位于700.013 m处。地表下沉系数为0.61,水平移动系数为0.32,主要影响半径为71.1 m,主要影响角正切为2.88,超前影响角为53°,最大下沉速度滞后角为70°。通过实测及反演地表移动与变形的真实情况,...     

厚煤层综放开采地表下沉速度观测研究

为了取得厚煤层综放开采地表下沉速度等参数,通过建立地表移动观测站,对厚煤层综放开采引起的地表沉陷情况进行了观测,分析了厚煤层综放开采条件下地表下沉特征,得出了地表下沉系数为0.91;起动距50~60 m,为采深的1/5~1/6;超前影响距为183 m。在此基础上,得出了地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角分别为51 mm/d和76.3~78.3°,表明该区域厚煤层综放开采条件下地表移动剧烈、地表下沉速度快、起动距偏小等特点。     

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.     

基于SBAS-InSAR的西部开采沉陷超前影响角反演研究

煤矿开采沉陷超前影响角的反演需要动态监测数据,传统观测手段在矿区大范围、长时间序列的动态监测存在劳动强度大、数据量少等问题。以西部鄂尔多斯色连二煤矿12314工作面为例,利用SBAS-InSAR技术解算21景Sentinel-1A数据得到2020年9月至2021年8月该工作面的动态沉陷盆地边界,通过联合工作面回采进度反演超前影响角和边界角,并分析了西部矿区开采沉陷超前影响的特性。得出以下结论:在非充分采动时,超前影响角随着开采范围的增大而减小,由55°减小到44°;当达到充分采动后,超前影响角开始出现了增大的趋势,由44°增大到68°;当地表达到稳沉后,此时超前影响角等于边界角,稳定在68°。西部矿区超前影响角呈现出不同于常规的变化特性:即达到充分采动后,超前影响角出现增大的变化趋势。经分析认为,与西部矿区弱胶结覆岩前期易崩塌,后期易压实的特性有关;非充分采动时,覆岩垮落发育偏高,空隙存于岩体内部,地表沉陷缓和;当达到充分采动后,存于岩体内部的空隙被快速压实传递到地表,使地表沉陷加速,甚至出现切落式下沉,导致超前影响角增大(即超前影响范围减小)。该研究成果为西部矿区开采地表建(构)筑物...     

巨厚白垩系砂岩下地表移动规律观测研究

针对彬长矿区开采煤层覆岩上段厚黄土层、厚洛河组砂岩的特殊条件,在亭南煤矿进行了地表移动观测。观测数据分析表明,洛河组砂岩对地表移动变形起着控制作用,在极不充分开采条件下,地表移动很小,下沉率仅为0.046,地表变形微弱,不会对地表建筑设施造成损坏;在接近充分采动条件下,地表移动增幅较大,变形明显,下沉率达到0.22,但远未达到最大下沉值;非充分采动沉陷范围与充分采动基本一致,黄土层的移动角大小取决于黄土层厚度和坡度。     

厚冲积层下开采地表动态移动规律及预计研究

为了研究厚松散层下开采地表动态沉降规律,以实测资料为基础,分析了地表动态移动参数随工作面回采的演化规律。结果表明:地表超前移动影响距和地表最大下沉速度及其滞后距随工作面开采距离的增加而增大;当工作面推进至350 m时,三个参数值增幅减小,并最终分别稳定于225 m、34.5 mm/d及124 m;此后,地表下沉速度曲线以固定形状与工作面保持一定距离向前移动。基于对国内部分厚松散层矿井开采案例多元统计分析,得到地表最大下沉速度及其滞后角正切值与地质采矿参数之间的经验关系式;结合地表动态移动参数演化规律,构建了工作面推进至任意时刻,地表走向主断面不同点处的下沉速度预计公式;通过与实测值进行对比,验证了其预计精度能够满足工程实践的需要。     

开元煤矿丘陵地貌开采沉陷规律研究

通过实测和模拟方法对开元煤矿丘陵地貌条件下开采沉陷规律进行了研究,结果表明:充分采动时地表下沉系数为0.78,水平移动系数为0.23,采动影响边界范围173 m,边界角为59°,移动角为73°,主要影响角正切为1.8。研究成果为开元煤矿保护煤柱设计确定采动影响范围、进行"三下"采煤地表沉陷设计、确定地表沉陷各项参数和村庄压煤开采设计提供了依据。     

采动地表沉陷全过程预计方法与存在问题分析

精确、可靠的开采沉陷预计结果既是井下工作面优化设计、采动损害程度评价的重要依据，也是土地复垦、生态重建设计和老采空区地表再利用稳定性评价的基础。随着实践认识的提高，开采沉陷的研究热点也逐渐从传统的移动稳定的终态预计转向采动地表移动变形的动态预计；当连续6个月累计下沉不超过30 mm时，则认为传统的采动地表移动已经停止，但随着冒落破碎岩石的压实压密导致的缓慢残余下沉仍将持续，且残余下沉的预计也逐渐引起了研究者的重视。基于采动地表移动规律，将采动地表沉陷移动全过程划分为2个阶段：第1个阶段是包括初始期、活跃期和衰退期的地表动态移动变形期；第2个阶段为衰退期结束后的残余下沉期。针对第1个阶段，分析了现有预计方法的优缺点，提出了基于时间函数与概率积分法结合的开采沉陷动态过程预计方法和时空基准，明确指出了只考虑时间而不考虑开采过程进行动态预计、对比验证的错误，强调了终态预计只是动态预计的一个特例，且该动态预计只适用于滞后下沉而不适用于残余下沉的预计。针对第2个阶段，顾及冒落破碎岩石压实压密引起的残余下沉量小，基于衰退期下沉与残余下沉的连续性、残余下沉线性衰减性，给出了给定地质采矿条件下地表残余下...     

固体充填开采地表沉陷实测规律及控制效果分析

为研究充填开采地表沉陷特征及响应过程,以唐山矿9号煤层T3292充填工作面为工程背景,通过布置地表沉陷观测站进行长期观测,采用现场实测与理论分析相结合的方法,基于概率积分法分析地表变形参数。结果表明,充填开采地表下沉值较小,最大下沉值93mm,仅为采高的2.66%;工作面推进过程中地表超前移动,超前影响距离与超前影响角平均值分别为184.8m、75.7°,随着采空区面积的增大,超前影响范围略微增加;充填开采下沉系数为0.0283,主要影响角正切值为1.2,分别为垮落开采的3%～5%和50%～62%;地表最大水平变形0.236 mm/m、最大倾斜变形0.155 mm/m、最大曲率0.393×10-3 mm/m,对工作面进行合理的固体充填开采能有效控制地表变形,减小对地表建(构)筑物的损害。     

横向重复采动对煤矿区地表沉陷影响的数值模拟

采用FLAC3D软件对非充分采动和充分采动两类模型分别做数值模拟,试验结果表明:在非充分采动条件下,横向重复开采加大了地表最大下沉量,加剧了地表沉陷,改变了下沉盆地的范围;充分采动条件下,横向重复采动不会增加地表最大下沉量,与初次开采相比下沉系数不变,仅改变下沉盆地的范围和形状。     

浅埋深高强度开采地表动态移动变形特征

为了掌握浅埋深高强度开采条件下地表动态移动变形规律,以神东矿区哈拉沟煤矿22407工作面地表移动观测站实测数据为基础,阐述了地表动态移动变形的特性,得到了相关动态移动变形参数,并分析了该地质条件下动态移动变形呈现特殊规律的原因。研究结果表明:在浅埋深高强度开采条件下,地表下沉过程异常剧烈,移动变形更加集中,下沉盆地快速形成。在地表持续移动变形过程中,活跃阶段地表下沉量达到总下沉量的81.4%,最大下沉速度系数为1.73,最大下沉速度达700.5mm/d,超前影响距为82 m,超前影响角为57.8°,最大下沉速度滞后距为57 m,最大下沉速度滞后角为66.3°。     

厚松散层大采深下采煤地表移动规律研究

为研究淮南矿区巨厚松散层大采深下采煤地表移动规律,对松散层厚400 m、采深500 m的某矿11118工作面地表沉陷实测数据进行了分析,得出了厚松散层大采深下采煤地表移动静态、动态规律和地表移动参数.结果表明:淮南矿区厚松散层大采深下采煤地表下沉曲线具有走向、倾向的双向对称特征;走向边界角、上、下山边界角很小且三者相等为35°;地表移动盆地边界收敛缓慢,出现长距离缓慢下沉带,建筑物受损轻微;采空区上方地表下沉集中且地表移动变形值大,建筑物损坏严重;同等开采条件下,厚松散层下单工作面采煤地表采动程度较一般开采条件下高,易接近或达到充分采动状态.     

煤矿开采沉陷移动变形预测

为了预测评价开采沉陷对矿区环境的影响,正确选择环境保护措施,必须对开采沉陷引起的地表下沉、倾斜、曲率、水平变形等移动变形值、地表移动持续的时间和最大下沉速度、开采沉陷的范围、冒落带和导水裂隙带的高度以及采动过程中地表移动变形等进行预测,本文将介绍几种预测方法.     

重复采动条件下地表移动变形规律实测研究

为了揭示重复采动条件下地表沉陷变形规律,凤凰山煤矿在154309工作面上方建立了地表移动观测站。通过对岩移观测资料的分析研究,给出了重复开采时地表沉降曲线,获得了该地质采矿条件下地表移动变形预计参数和岩移角值,探讨了重复采动条件下地表移动变形特征。研究认为,重复采动条件下地表沉陷变形剧烈,下沉盆地陡峭,变形分布集中,地表下沉系数大,采动影响范围大。地表动态变形剧烈,下沉速度快,最大下沉速度为143.4mm/d,地表移动持续时间较短,活跃期约占地表移动持续时间的30.7%,其下沉量占地表总沉降量的96.3%。     

矸石变形非线性及其对岩层移动的影响

采用数值模拟方法研究了矸石充填体变形非线性特征对岩层移动的影响,比较了双屈服模型和弹性模型在开采沉陷动、静态规律以及覆岩破坏等方面模拟结果的差异.研究结果表明:在达到充分采动后,采用弹性模型和双屈服模型模拟地表沉陷基本一致;在非充分采动模拟过程中,采用弹性模型和双屈服模型在模拟地表移动与变形极值、下沉速度、移动盆地特征等方面均存在较大的差异.     

基于灰色关联度的开采沉陷关键影响因子分析

根据陕西榆神府矿区15个典型矿点的煤炭地质赋存条件和开采设计方案以及地表岩移观测数据,采用灰色关联分析法研究了地表最大下沉系数与其影响因素之间的关系.按照灰色关联度大于或等于0.70的原则,确定覆岩综合普氏硬度、扰动系数、深厚比、采高、覆岩岩层厚度、覆岩土层厚度为榆神府矿区开采沉陷关键影响因子,为该矿区的开采沉陷损害控制和评价提供科学依据.