急倾斜煤层开采垮落带破坏特征与法向高度研究

为研究急倾斜煤层开采覆岩垮落带破坏特征,以大台煤矿急倾斜煤层为研究对象,基于2台相似材料模型试验,分别研究了急倾斜煤层深部局部开采和浅部-深部全部开采垮落带的破坏特征和法向高度,并利用高分辨率地球物理勘探技术实测了大台煤矿深部开采垮落带的破坏形态和法向高度.结果表明,该矿急倾斜煤层深部局部开采垮落带易形成梯形拱形结构,法向高度约为煤厚的2.5倍,急倾斜煤层浅部-深部全部开采,垮落带呈带状分布,法向高度增大并趋于稳定,约为煤厚的5.0～6.0倍,物探成果表明煤层顶板垮落区与煤层近似平行,呈带状分布,顶板垮落带法向高度约为煤厚的5.6倍,与相似材料模型试验结果基本吻合.     

峰峰矿区不同开采条件下地表沉陷规律

对峰峰矿区不同开采方法条件下的地表沉陷规律进行了研究和总结,得出了一般开采条件下的地表沉陷规律或参数,列举了充填开采条件下沉陷参数,并初步对峰峰矿区的深部开采条件下的地表沉陷规律进行了实测、研究和总结,为峰峰矿区以后采用不同开采方法,进一步解决严峻的三下压煤形势,具有重要的指导意义。     

基于“空天地”一体化技术的岩层采动损伤监测与应用

矿区采动损伤监测是研究地表移动变形规律、开采损害预警、减损设计的重要依据。由于西部特殊开采地质条件、生态损伤累积效应和传统开采沉陷监测技术在观测精度、数据处理、成本投入和监测效率等方面的缺陷,从煤炭开采全生命周期角度出发,提出采动损伤科学内涵并构建矿区“空天地”一体化监测技术体系。以神东矿区上湾煤矿12401工作面为研究背景,利用BDS+GPS进行控制测量,为地表形变监测提供高精度空间三维坐标;基于InSAR技术探究地表沉降量和形变速率的时空演化规律;采用无人机与现场实测方法厘清地裂缝发育规律与工作面推进速度、来压步距的对应关系;运用固定站式三维激光扫描精确获得地表下沉量;通过高密度电法和探地雷达揭示地下深层隐伏裂缝的发育趋势与部分岩层的离层现象。研究成果发现开采后地表存在抬升现象,在抬升与下沉交界处容易形成地裂缝。中部动态裂缝宽度变化存在“单峰裂隙”与“双峰裂隙”演化规律,前峰裂缝宽度约为后峰的1.5倍,前后峰值间隔10 d左右。通过InSAR精细观测区、GNSS控制点与三维激光扫描结果进行多源数据融合,得到工作面地表沉降云图和采动损伤数据信息,厘清基本顶周期来压、主关键层破断与地表...     

基于FLAC~(3D)的非充分采动地表移动求参方法

依据少数零散观测点很难求取地表移动参数.利用FLAC3D模拟了某矿12111工作面开采后的地表移动变形值,根据模拟结果和非充分开采沉陷规律,求取了该矿的地表移动参数,提供了一种基于数值模拟的非充分采动地表移动求参方法.用所求参数对12111工作面进行了概率积分法计算,并与零散观测点的下沉量进行了对比分析,结果表明,在非充分条件下可以利用数值模拟方法求取地表移动参数.     

“采-充-留”协调开采技术原理与应用

我国岩层移动控制主要采用条带开采、充填开采和协调开采方法。针对条带开采采出率较低、全采全充成本较高的问题,提出了一种"采-充-留"相结合的部分开采、部分充填、部分煤柱的协调开采方法,给出了留设煤柱、充填开采工作面、垮落法开采工作面的布置方式和采充留尺寸确定原则,分析了由充填体与小煤柱所构建的联合支撑体的作用原理和形成非充分开采的岩层移动控制实质。通过模型试验验证了该方法对地表下沉的良好控制作用,揭示了其控制覆岩及地表移动的机理。采用"采-充-留"协调开采技术,对某矿村庄下采煤试验区进行了方案设计,地表移动变形预测表明,该技术具有良好的减沉效果,建(构)筑物的损害等级可得到有效控制。该技术为提高滞压资源采出率、降低充填成本、减缓地表损害,提供了新的手段。     

典型资源型城市的植被覆盖变化及驱动力分析

干旱半干旱区植被变化研究较多,然而很少关注资源型城市社会经济对植被变化影响。基于2000~2020年鄂尔多斯市MOD13Q1数据、降雨和温度等气候数据、原煤产量等11个社会经济指标,结合GIS技术和线性回归法等统计学方法,对植被覆盖时空变化及其影响因素进行了研究。结果表明：①21年间鄂尔多斯的NDVI值介于0.233~0.395,呈波动性增长趋势,增长速率为0.059/10 a;下辖的8个区县的NDVI值也呈波动性增长趋势,但各地区存在差异。②鄂尔多斯植被呈东北高,西南低的分布特征,低植被区面积5.35万km²,占整个鄂尔多斯面积的61.58%,高植被区面积仅0.20万km²;植被改善区面积远远大于植被退化区面积,改善区占整个鄂尔多斯面积的52.19%,植被退化区仅占3.69%。③NDVI值与降雨量表现为极显著性正相关,相关系数为0.794（P<0.01）;NDVI变化与当月累计降雨量的相关系数较大,与1个月前温度的相关系数较大。④NDVI变化与11种社会经济指标均表现为极显著正相关,相关性为0.728~0.796（P<0.01）。鄂尔多斯植被恢复效果较好,降雨量和温度是影响植被生长的主要因素,NDVI变化对降雨量的响应无明显滞后性,对温度的响应存在一个月的滞后期,社会经济发展对植被覆盖的积极作用大于消极影响。     

矿区地表移动"空天地"一体化监测技术研究

矿区地表移动观测是研究开采影响规律、损害防治、矿区地质灾害预警、开采减损方案设计或优化的主要手段和依据。因观测技术的局限性和矿区地形条件的复杂性,使得观测工作在观测精度、观测效率、人力投入、经济成本及数据处理等方面难以满足实际需求。为实现复杂地形或大区域条件下矿区地表移动的高效、高精度观测,阐述了目前矿区常用的精密水准测量、导线测量、GNSS测量技术、InSAR测量技术、无人机遥感测量技术、激光雷达扫描技术在观测精度、作业效率、数据可靠性等方面的优势和不足;针对传感器空间位置特征、数据采集特征以及数据的可融合性,提出了传统高精度测量与现代高效快速大范围测量相结合的空天地一体化监测技术,建立了集数据采集、数据处理及结果展示为一体的空天地一体化监测体系;提出了数据采集以高精度、高效率、低成本,数据处理以高质量、快速,结果展示以直观、全面的空天地一体化监测准则。采用InSAR、GNSS、三维激光扫描技术在神东上湾矿进行了监测,较好地分析了地表下沉分布特征,协同监测结果表明,在开采面积0.58km~2时,地表沉陷面积0.71 km~2,最大下沉量5 812～6 300 mm,下沉系数0.68～0.72,与动态实时监测结果一致。应用结果表明,空天地一体化监测多源数据融合方法,可以满足浅埋、高强度开采、复杂地形及植被影响矿区的地表移动观测需求。     

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.     

高压线塔下特厚急倾斜煤层首采面开切眼位置优化研究

以甘肃华亭某矿特厚急倾斜煤层开采为研究对象,采用开采沉陷预计和开采实践,针对采动影响区多基高压线塔进行了首采面开切眼优化设计。揭示了不同开切眼位置对各基高压线塔的采动影响情况,得出了各塔塔顶偏移量与开切眼位置的关系曲线,分析了高压线塔与工作面的相对位置和塔顶偏移量的关系,确定了首采面开切眼优化位置,进行了开采实践和地面监测。在未采取任何纠偏维护措施的情况下,地面10基高压线塔均安全运行,说明首采面开切眼优化位置基本合理,可为类似的多基高压线塔下采煤提供依据。