厚松散层下下沉系数与采动程度关系研究

采动程度对控制地表移动变形起着关键作用,而地表下沉系数取值的准确性决定了地表移动变形的预计精度.为了探讨厚松散层开采条件下采动程度与下沉系数之间的关系,在分析矿区厚松散层地表移动观测站实测资料的基础上,研究了松散层厚度对充分采动影响的程度,揭示了传统方法评价采动程度不合理性的原因,分析了厚松散层下开采引起的覆岩应力分布与移动机理.给出了应将松散层与基岩作为开采深度的不同介质评定采动程度的标准,通过计算分析,提出了厚松散层开采条件下充分采动的临界宽度,得到了厚松散层下的下沉系数.通过与实测资料相比,下沉系数较为符合现场实际,为矿区厚松散层下“三下”采煤提供了科学依据.     

煤层顶板破碎岩石压实特征的试验研究

 为研究煤层顶板破碎岩石压实特征,对义马新安煤层顶板砂岩、砂质泥岩和泥岩,利用自制装置在RMT–150B电液伺服岩石力学试验系统上进行压实试验,得到3种碎石压实试验的应力–应变关系,分析岩石强度、块径、压实应力对碎石压实特性的影响。结果表明：碎石压实变形过程可分为快速压实、缓慢压实和稳定压固3个阶段;碎胀系数随块径增大而增加,可以采用对数关系描述;碎石经历压实后残余碎胀系数与岩石强度、块径的关系不大,差异性有所减小,碎胀系数减幅与块径相关,块径越大减幅越大;压实度为压实应力的函数,块径越大压实度变化越明显;压实能耗随岩石强度增高而増大,砂岩、砂质泥岩与泥岩平均能耗比约为3.5∶2.2∶1.0,同种岩石块径大于5 mm后压实能耗与块径关系不大。     

厚松散层软弱覆岩下综放开采导水裂隙带发育高度

导水裂隙带高度是实施保水采煤技术措施的一个重要参数,为获取厚松散层软弱覆岩下综放开采工作面导水裂隙带高度,以某矿11915工作面为例,综合运 用井下钻孔注水漏失量观测、钻孔电视和数值模拟3种技术手段,对采空区上覆岩层导水裂隙带高度进行了探测。通过对井下施工的3个钻孔进行注水漏失量观测确定了开采前后的 钻孔漏失量变化规律,结合钻孔电视观测的孔壁裂隙特征最终确定了导水裂隙带高度,并采用数值模拟分析了导水裂隙带发育规律。结果表明:厚煤层(6.65 m),软弱覆岩、厚松散层(102 m)条件下综放开采的导水裂隙带高度为45.7~46.7 m,垮落带高度为16.1 m;裂采比为6.87~7.02,垮采比为2.42;数值模拟得到的导水裂隙带发育高度与现场实测结果一致,导水裂隙带发育经历发育、缓增、突增及稳定4个阶段,覆岩裂隙带以离层的形式向上发育,以铰接形式存在。钻孔电视能直接清晰的获取覆岩裂隙发育特征,是钻孔法探测导水裂隙带高度的最佳方法;井下钻孔漏失量法用于导水裂隙带高度观测是可靠的,但需要观测设备需要满足一定的封孔压力,封孔胶囊具有足够长度,并且需要改善胶囊与孔壁之间的接触状态。总体来讲,钻孔法观测导水裂隙带高度是目前最可靠的方法,但施工量大,成本较高;目前物探法应提高对覆岩完整性变化的探测敏感度,并多配合钻孔法的使用进行结果对照分析,获得物探结果最佳解释方法后再进行推广应用,降低导水裂隙带高度的探测成本。导水裂隙带高度是实施保水采煤技术措施的一个重要参数,为获取厚松散层软弱覆岩下综放开采工作面导水裂隙带高度,以某矿11915工作面为例,综合运用井下钻孔注水漏失量观测、钻孔电视和数值模拟3种技术手段,对采空区上覆岩层导水裂隙带高度进行了探测。通过对井下施工的3个钻孔进行注水漏失量观测确定了开采前后的钻孔漏失量变化规律,结合钻孔电视观测的孔壁裂隙特征最终确定了导水裂隙带高度,并采用数值模拟分析了导水裂隙带发育规律。结果表明:厚煤层(6.65 m),软弱覆岩、厚松散层(102 m)条件下综放开采的导水裂隙带高度为45.7~46.7 m,垮落带高度为16.1 m;裂采比为6.87~7.02,垮采比为2.42;数值模拟得到的导水裂隙带发育高度与现场实测结果一致,导水裂隙带发育经历发育、缓增、突增及稳定4个阶段,覆岩裂隙带以离层的形式向上发育,以铰接形式存在。钻孔电视能直接清晰的获取覆岩裂隙发育特征,是钻孔法探测导水裂隙带高度的最佳方法;井下钻孔漏失量法用于导水裂隙带高度观测是可靠的,但需要观测设备需要满足一定的封孔压力,封孔胶囊具有足够长度,并且需要改善胶囊与孔壁之间的接触状态。总体来讲,钻孔法观测导水裂隙带高度是目前最可靠的方法,但施工量大,成本较高;目前物探法应提高对覆岩完整性变化的探测敏感度,并多配合钻孔法的使用进行结果对照分析,获得物探结果最佳解释方法后再进行推广应用,降低导水裂隙带高度的探测成本。     

条带式Wongawilli开采煤柱失稳覆岩破坏分析

为研究条带式Wongawilli开采煤柱失稳覆岩破坏机理及岩层移动特征,结合赵屋煤矿15号煤连采一区地质采矿条件,采用理论分析、现场实测、公式计算及相似模拟相结合的方法,建立了条带式Wongawilli开采煤柱系统模型,分析了煤柱失稳机理及其对覆岩的影响。研究表明:条带式Wongawilli煤柱系统中,个别损害或者不规则(有尖角)煤柱在矿山压力及地下水侵泡等不良因素的共同作用下可能发生破坏失稳,进而引发相邻煤柱失稳,产生"多米诺"效应,从而导致整个煤柱系统失效;煤柱一旦发生失稳,开采工作面由非充分采动转化为充分采动,加剧覆岩破坏,导致地表塌陷。     

高压输电铁塔下采煤的安全性分析

针对郑煤集团张沟矿16采区的具体地质采矿条件及地表高压线路的现状,在地表移动和变形预计的基础上,对高压输电线路的变形进行了预测,并对该线路的安全性进行了分析。结果表明:16071工作面开采后线路可以安全运行,其他工作面开采后会影响线路的安全运行,提出在开采过程中采用控制地表变形、加强对铁塔变形的监测和对输电线路进行改造维修相结合的措施,以确保高压线路的安全运行。     

改进的西原模型及其稳定性分析

根据岩石加速蠕变阶段的力学特性，提出用非线性牛顿体替代线性牛顿体，建立改进的西原模型，并导出改进后模型的本构方程．将非线性问题通过局部线性化，得到改进的西原模型的稳定性条件．通过对蠕变、蠕变速度、蠕变加速度的控制变量渐变分析表明，改进的西原模型能够较好地描述岩石三阶段蠕变变形，尤其是非线性加速阶段蠕变变形．     

概率积分法预计参数选取的神经网络模型

在综合分析概率积分法参数与地质采矿条件之间关系的基础上,采用人工神经网络方法建立了概率积分法参数选取的模型．模型采用改进的BP优化算法,运用我国典型的地表移动观测站资料作为学习训练样本和测试样本。对网络模型的计算结果与实测值进行了对比分析．分析结果表明：用人工神经网络方法求算概率积分法参数结果更接近于实际．对提高开采沉陷预计精度具有积极意义．     

Study on water loss of the surface stream affected by iongwali mining

In order to study the effect of Iongwall mining on surface stream water, monitoring stations of water flow rate was established. A lot of water flowing data were collected before, during and after Iongwall mining. Based on monitoring data, the effects of Iongwall mining on surface stream water were analyzed. The results demonstrate that Iongwall mining has effects on the surface stream water; and the stream water would be lost and decrease due to Iongwall mining but never go into underground through fractured zone. Also, the mechanism of water loss due to Iongwall mining was presented. The stream water can go into the surface cracks in the intersection of stream and surface cracks, longwall mining subsidence can change the surface stream slope and the downstream water flowing status. The results also show the effects of Iongwall mining on stream water are temporary and about one or two years later, surface stream water can be recovered.     

大倾角采场合理采长的数值模拟研究

以平煤集团香山矿戊9-0-22090工作面的地质条件为依据,应用RFPA2D及FLAC3D数值模拟软件,对大倾角采场应力场分布随采长变化的规律进行了数值模拟分析,为大倾角煤层合理增加采长提供了一定理论依据.     

吴寨矿建筑物下压煤条带开采设计与试验

针对平煤集团吴寨矿具体的地质采矿条件及地表建筑物情况，在理论计算、地表移动和变形预计分析的基础上，对建筑物下压煤条带开采方案及其参数进行了分析研究。通过现场实施，提高了煤炭资源回收率；延长了矿井服务年限；保证了地表建(构)筑物的安全。