济三矿风井厚松散层沉降变形光纤光栅监测方法

为了准确预测深厚松散层深部层位因失水压缩变形,分析总结了松散层不同深度黏土层和砂层的失水特征、压缩变形特性,采用松散层钻孔植入式光纤光栅监测系统,对济三矿风井处第四系松散地层104—180 m段埋设的18个光纤光栅传感器进行了长期的实时监测,由光栅传感器监测的松散层应变得出了各层位的压缩变形量。监测结果表明,松散层下组的厚砂砾层是产生主要压缩变形层,可塑状态的厚黏土层也有较大压缩变形,其余层位压缩变形小。下组厚砂砾层和厚黏土层是重点监测层位,为深钻孔植入式光纤光栅监测系统监测设计提供了依据。     

霍尔辛赫煤矿地表变形异常原因分析

针对霍尔辛赫煤矿地表变形异常的问题,考虑松散层厚度、采矿地质条件、新生界地层性质以及基岩顶界面隆起等因素,采用现场调研和理论分析等方法对西王内和鲍庄村沉陷区特征及造成地表变形异常的原因进行分析。结果表明:西王内和鲍庄村耕地出现塌陷坑,伴随裂缝最大宽度达100mm以上,民房损坏多集中在Ⅰ、Ⅱ级;西王内和鲍庄村周边松散层实际厚度整体大于留设保安煤柱时的参考值,高强度开采(大采高和综放)、局部煤层倾角大等因素引起地表移动剧烈、沉陷范围向下山方向偏移,厚松散层深部土体、湿陷性黄土表现出来的固结压缩、表土变形等工程性质的差异,基岩隆起引起松散层内部变形等因素的综合作用,是引起地表变形异常的主要原因。     

晋西北上第三系红粘土工程地质特性与隧洞施工措施

上第三系红粘土地层,其工程性质复杂,组成物质和相变较大,在实际开挖施工过程中,N2红粘土隧洞易发生塌方和大变形,严重影响隧洞掘进和围岩稳定。以引黄入晋工程的上第三系(N2)红粘土隧洞为例,通过对N2红粘土的结构、构造及工程性质研究,分析其变形及破坏的特征,对围岩变形及塌方洞段提出了合理的工程处理措施,效果较为显著,同时提出了隧洞施工方法建议,可作为类似工程设计和施工的参考。     

巨厚含水松散层下开采地表移动变形规律研究

巨厚含水松散层复杂地质采矿条件下开采地表移动变形规律存在一定的特殊性。为了研究巨厚含水松散层下开采地表移动变形规律,明确巨厚含水松散层对地表移动变形影响,以菏泽矿区为研究区域,在分析某矿1308工作面地表移动变形实测数据的基础上,采用FLAC^3D数值模拟软件,流固耦合计算模拟了巨厚含水松散层下开采地表移动变形,分别制定了动态固结沉降方案、无含水层方案、含水层位置方案,量化计算了巨厚含水松散层渗流固结沉降量占比,总结了巨厚含水松散层渗流固结沉降动态规律,对比分析了有无含水层情况下煤层开采地表移动变形差异,研究了松散层内含水层位置对地表移动变形的影响。研究结果表明：某矿巨厚含水松散层采矿条件下受采动引起的渗流固结沉降占地表总下沉量的8.5%;随工作面推进,开挖变形和渗流固结沉降增量的变化可划分为同步增长期、动态变化期、同步减缓期3个阶段。巨厚松散层内含水层受采动影响产生的疏水渗流固结现象会导致地表移动变形增大、地表移动影响范围扩大,但最大曲率和最大水平变形的减小说明下沉盆地的整体形状更为平缓。地表变形参数与巨厚松散层内含水层位置之间存在相关性,通过相关性分析,建立了地...     

应用离散元法分析采矿引起厚松散层变形的特征

介绍了利用离散元法模拟分析从采集到基岩垮落至厚松散层变形的过程,分析了厚松散层的变形特征与开采充分度、采厚、松散层厚度和松散层岩性等的相关关系。认识到对永久性非充分采动,相关建筑物保护煤柱可适当减小。厚松散层内部移动边界有明显的曲线特征,应选用分段或曲线形式设计建筑物保护煤柱。厚松散层厚度越大则移动角越小,一次采高大则松散层变形量大。     

回风石门软岩巷道变形破坏机理研究

新安煤矿回风石门软岩巷道出现严重底臌、折帮和顶沉等非线性大变形破坏现象,最大顶板变形和底臌量达1800mm,严重影响巷道的正常使用,该巷道大变形控制问题亟待解决。本文运用工程地质学、软岩工程力学、粘土矿物学等多学科理论,采用现场工程地质力学分析与室内物理力学性质研究相结合的研究方法,对回风石门软岩巷道变形破坏机理进行研究,确定了该软岩巷道的复合型变形力学机制为ⅠABⅡABDⅢBC型。     

第四系松散层下竖井破裂规律的FLAC~(3D)模拟研究

针对竖井工程遇到第四系松散层时容易出现井筒破裂等地质灾害现象,以甘肃某矿探矿竖井为研究对象,利用有限差分程序FLAC3D对其进行开挖模拟,研究对该地层下开挖过程中井壁变形破裂规律。结果表明,井壁横向变形量随开挖深度的增加呈抛物线变化趋势,当开挖至45 m时,埋深约为20 m左右处的井壁为破裂部位,生产实际中需要对该部位进行重点支护设计。     

榆林矿区厚松散层矿井水文地质特征与井筒涌水分析

西北地区地质结构和岩层含水条件不同于东部地区。为研究榆林矿区厚松散层和砂层地质结构条件下的矿井涌水情况,以袁大滩煤矿为工程背景,分析了矿井水文地质特征,计算了井筒涌水量,对矿井涌水进行了评价。结果表明：矿井岩层裂隙丰富,上覆松散层含水层和砂岩含水层较厚,对井筒安全使用存在威胁|主斜井、副斜井、进风立井和回井立井的井筒涌水量分别为243m/h、388m/h、1409m/h和1388m/h|袁大滩煤矿比榆阳煤矿、榆树湾煤矿的井筒涌水量大,进风立井涌水量特别显著,在开采过程中应该加强防水措施。     

冻结井筒开挖冻结壁变形的数值模拟与分析

针对山东郭屯煤矿主井冻结深度702m,考虑地层分布特征,按轴对称模型进行计算分析.模型分为已开挖支护段、模拟开挖段、底部为下卧层三段.模拟计算开挖支护段高为2m,针对515m深度的粘土层、587m深度的粗砂层的控制地层,分别进行开挖过程中冻结壁变形的数值模拟.计算结果显示,开挖过程中冻结壁径向应力减小,冻结壁外缘达地压值;塑性应变随开挖过程发生,工作面与井帮交界处产生了径向塑性压应变;井心区径向蠕变压应变显著.     

分水岭隧道软弱围岩大变形特征及其控制技术研究

分水岭隧道穿越中风化砂岩、灰岩、泥灰岩等复杂地层,为软弱围岩隧道。以该隧道施工过程中出现的大变形为工程实例,分析了大变形特征,研究了大变形控制技术,得出了该隧道具有变形时间长、变形速率快、变形量大等特征,通过采用三台阶开挖方式、双层初期支护并扩大预留变形量为450 mm能较好地解决分水岭隧道大变形问题。     

竖井开挖过程的FLAC3D数值模拟

针对山西某矿竖井开挖过程中的变形和破坏问题,以该矿竖井检查孔资料为地质背景,以地下300~400 m地层为研究对象,基于有限差分软件FLAC^3D对竖井开挖过程进行了三维数值分析,分别计算出未开挖前和每步开挖3 m后的应力和位移状态,进行井筒侧壁和底部变形规律的研究。数值计算结果表明：该竖井在开挖过程中底鼓的竖直位移最大值出现在开挖深度约为60 m处的低强度砂质泥岩,竖直位移最大值为12.99 mm;竖井开挖过程中侧壁变形在泥岩段明显大于砂岩段,侧壁变形的最大位移出现在开挖深度24 m的泥岩处,水平位移最大值为2.48 mm。在泥岩和砂岩接触部位易出现应力集中,建议在泥岩和砂岩分界处和泥岩段的井壁提高永久支护的强度。研究结果对该矿竖井的开挖具有较重要的参考价值。     

深厚黄土普通法凿井自稳高度及合理掘砌段高的研究

介绍了深厚黄土普通法凿井自稳高度计算方法。该计算方法充分考虑了立井井筒开挖时,井筒周边土体在其径向内移变形过程中的相互挤紧作用,能够真实体现普通法开挖土体自稳高度与应力状态、土体强度条件及变形性、天然结构状态等因素的较密切的关联性。最后根据文家坡矿回风立井井筒条件,经计算,获得了不同深度土层的自稳高度;并在此基础上,提出了立井井筒合理掘砌段高建议值:全新统新黄土掘砌段高宜为2.5~3.0m,更新统黄土宜控制在2.0m左右,新近系粘土宜控制在2.5m左右。     

浅谈煤矿立井井筒装备变形治理

由于立井冻结壁解冻过程中产生的地层融沉竖向附加力,在竖向附加力的作用下,井壁产生了竖向应变变形,井壁的变形导致了井筒装备的变形.鲁能菏泽煤电公司郭屯煤矿成功实现因深立井冻结壁解冻过程中产生的地层融沉竖向附加力导致井筒管路变形治理,为有效解决这一难题提供了宝贵的实践经验.     

厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理

针对厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理问题,以山东郭屯煤矿立井井筒偏斜为研究对象,在阐释厚松散层薄基岩煤层开采覆岩移动变形机理的基础上,采用煤层开采沉陷理论、土体固结理论和随机介质理论,根据叠加原理给出了该类地层煤层开采和底含疏水共同作用覆岩移动变形计算公式,并得到实测验证;基于对该类地层开采覆岩移动变形特征分析,揭...     

沿空留巷巷道围岩变形破坏特征及影响因素研究

为了研究沿空留巷巷道围岩变形破坏特征及影响因素,采用理论研究、数值模拟和现场实测相结合的方法,研究了沿空动压巷道围岩结构分类、沿空动压巷道围岩变形破坏特征以及围岩变形破坏影响因素。研究得出:巷道围岩层位的物理力学性质与护巷煤柱侧开挖空间的差异,把沿空动压巷道分为8个类型;围岩破坏主要集中在岩性较弱的巷道顶板以及护巷煤柱侧;影响巷道稳定性的主要因素有巷道开挖顺序与布置、构造应力、巷道支护、两次动压。研究对沿空动压巷道在采动影响下的围岩控制技术和破坏失稳机理提供了技术支持。     

基于光纤光栅监测的松散地层深部注水试验

为了探索厚松散地层深部失水层位的钻孔注水特性，采用一种新型的光纤光栅传感系统实现了某矿松散层注水过程中应变的在线监测。介绍了在深度+115.83～+135.15 m处松散层注水实施过程，及通过2个钻孔对注水层位应变和水位监测的光纤Bragg光栅系统及水位监测系统，注水试验注水压力值依次为0.1，0.2，0.3 MPa和总注水量达到4 226.84 m 3。分析了注水压力、注水量和松散层应变变化的关系，松散层在注水前后和过程中松散层应力应变状态。试验表明，随着注水压力升高和注水量增加，松散层压缩状态得到改善，较注水前，注水后注水层位呈明显拉伸状态。光纤光栅监测系统灵敏、稳定，能够实现对松散层深部注水的过程实时监测，试验为进一步实施松散层地区沉降治理提供了重要的依据。     

采空区上覆煤层开采层间岩层移动变形实验研究

为了安全高效开采采空区上覆煤层,基于其层间岩层移动变形问题的重要性,采用相似模拟实验的方法研究了采空区上覆煤层开采层间岩层相同水平层位与竖直层位岩层的移动变形情况.结果表明,采空区上覆煤层开采使下部煤层开采的原"三带"均向上位扩展,并出现了层间岩层控制层;采空区上覆煤层开采层间岩层出现变形盆地,在控制层以下的岩层出现下沉盆地,而控制层以上的岩层出现分形盆地;同一层位岩层下沉随工作面推进呈现整体移动的偏态性,在移动变形过程中,控制层以上的岩层移动变形呈现连续性的特点,控制层以下的岩层移动变形呈现突变性的特点.     

巨厚松散层下大采高开采覆岩移动变形规律研究

为研究在巨厚松散层大采高条件下开采的地表移动变形规律和特点,以赵固二矿11050工作面地质采矿条件为背景,采用相似材料模拟实验方法来探讨地表沉陷过程中松散层和基岩两者的移动变形规律和下沉机理。研究表明:由于松散层具有强度低,承载能力差的特点,基岩在上部松散层巨大压力下显现出弯曲-离层-闭合的过程,基岩下部更易发生断裂以及破碎后被压实,增大了地表下沉;开采过程中地表动态移动变形较为剧烈,表现为地表点的动态移动变形在工作面推进一定距离后增加较快,其中最大下沉速度值为52.8mm/d、水平移动速度最大值为8.32mm/d。     

顶板崩落变形破坏过程的数值分析

采用数值方法建立三维计算模型,分11个步骤对采场开挖的全过程进行数值模拟,得到开挖后空区围岩的水平位移、竖向位移和塑性区分布情况,进而分析矿区顶板自然崩落规律的变形破坏情况。由于采场的开挖,导致岩体内部应力释放,围岩位移指向空区内部,水平位移最大处出现在采场采矿区的两侧边帮处,位移方向均指向采空区内部。随着开挖宽度的扩大,竖向位移呈圆弧曲线形式由采场顶板向岩体内部不断扩张。开挖过程中,空区顶板首先由剪切破坏导致岩体破裂下落,出现采场顶板冒落现象,采场采空区的顶板中央上部岩体随着顶板冒落不断往下变形,出现一定高度破坏区域的岩体。当采场开挖面积进一步扩大时,采场顶板上方的岩块将无法维持稳定状态,出现持续崩落现象。     

厚松散层弯曲下沉空间问题研究

厚松散层条件下，岩层与地表移动变形规律是由上覆基岩和松散层的综合影响决定的．在不同的下沉模式下的地表移动变形有自身的特点和规律．需使用不同的力学和数学模型对不同下沉模式的移动变形进行分析与研究．文中将松散层视为随机介质．将基岩视为弹性板，由此建立了厚松散层条件下空间问题地表移动与变形新的预计模型和计算公式．实例证明．该方法比较符合实际情况．