厚松散层薄基岩条带开采地表沉陷影响因素研究

为了研究厚松散层薄基岩条带开采中采出率、采宽、基岩厚度、松散层厚度及采厚对地表沉陷的影响规律,基于FLAC~(3D)建立数值模型,分别改变上述5个因素模拟研究地表移动变形情况,探讨了以上因素对地表最大下沉值及下沉系数的影响规律。运用正交实验法对5个因素进行重要性排队,得出各因素对最大下沉值及下沉系数关联度排序,各因素对地表最大下沉值影响程度排序为:采出率基岩厚度松散层厚度采宽采厚。基于数值模拟结果借助MATLAB数学软件回归分析拟合得到地表最大下沉值及下沉系数与这5个因素的综合函数表达式。最后依据地表最大下沉值综合函数表达式对我国部分煤矿厚松散层薄基岩下条带开采进行地表沉陷预计,预计与实测结果表明此表达式具有较高的可信度。     

巨厚松散层下深部宽条带开采地表移动规律

为了研究巨厚松散层下深部宽条带开采时松散层厚度变化与地表移动规律及下沉系数的关系,根据某矿具体的地质采矿条件,采用FLAC3D数值模拟软件,分别建立了巨厚松散层下深部宽条带开采数值模型,模拟给出了不同松散层厚度时的地表下沉、水平移动等值线图及其最大值,回归分析得出了相应函数关系式,并分析其原因.研究表明,1) 巨厚松散层下深部宽条带开采地表不易形成波浪型下沉盆地.2) 地表下沉系数q条随松散层厚度h 占采深H 比例的增大以线性关系增大,表达式为:q条＝0.162(h/H)+0.085.3)原因为:松散层的采动程度不同于基岩,为有流变性的松散介质.通过实例验证,结论可以满足工程要求.     

厚松散层下开采高度对地表移动的影响规律研究

以赵固二矿地质采矿条件为背景,通过构建数值模型,研究了巨厚松散层地质采矿条件下采高对地表下沉及水平移动特征、地表主要移动变形参数的影响。结果表明,随着采高的增加,地表最大下沉及水平移动值逐渐增大,水平移动范围显著增加,同时得出地表最大下沉值及水平移动值与采高成线性增长关系,而地表下沉系数及水平移动系数与采高成对数增长关系,并分别拟合出了地表下沉值、地表水平移动值、下沉系数及水平移动系数与采高之间的经验公式。     

厚松散层薄基岩条带法开采采留尺度研究

基于建筑物下条带法开采的地表变形观测，结合数值模拟方法，研究了厚松散层薄基岩条件下，条带法开采不同采留尺度的地表沉陷规律.研究表明，按一般条带法设计进行的地表沉陷预测下沉系数较实际偏小；且相同条带采出宽度时基岩厚度小，地表下沉值增大；相同基岩厚度时条带采出宽度小，地表下沉值也小；基岩厚度较小时，地表下沉值随条带采宽增大时增加较大；进行条带开采采留尺度设计时，除了按一般情况下的设计原则考虑外，还应考虑基岩的厚度，使得开采后支托层在基岩内形成，以保证条带开采控制地表沉陷的意义.     

深井宽条带开采煤柱稳定性及地表移动特征研究

采用现场实测、三维相似材料模拟、数值模拟和理论分析,对深井宽条带法开采煤柱稳定性及地表移动特征进行研究。研究表明:深井开采其煤柱塑性区的宽度明显增大,条带煤柱承载应力分布为明显马鞍形;煤柱横向变形主要集中在边缘9.5 m内,且呈现非连续、阶跃式、突变形态。随着煤柱留设宽度的变小,煤柱塑性区宽度显著增加,条带群开采地表下沉达到了该地质采矿条件的极值,下沉系数为0.22,下沉盆地面积大,但平缓且较均匀,移动变形连续且周期长,在下沉盆地外边缘出现了地表反弹轻微抬高的现象。针对深井宽条带法开采的特点,提出了深井宽条带法开采煤柱尺寸的计算设计方法。     

利用关键层控制宽条带开采地表下沉的实践研究

本文根据岱庄生建煤矿具体的地质采矿条件对关键层在减缓宽条带开采地表下沉中的作用进行了研究。实践表明 ,在特定的覆岩结构条件下 ,可以利用关键岩层来控制地表下沉 ,实现宽条带安全、高产、高效开采。     

基于正交实验法的地表下沉系数主因素分析

以山东省南部某煤矿地质条件为原型,运用正交实验法以及FLAC3D数值模拟软件,确定了条带开采中影响下沉系数的主次因素。实验结果表明,在采高,采宽和煤柱留设宽度诸多影响因素中,采高对地表下沉系数影响最为显著。地表下沉系数与这3个因素主次关系的确立,对条带开采方案设计具有理论指导意义。     

建筑物下充填条带开采方案设计及效果评价

为了解放建筑物下煤炭资源,以邯郸矿区某矿断层发育区地质采矿条件为研究背景,基于超高水材料充填开采技术,提出了充填条带、冒落条带2种开采方案的工作面布置。在分析了地表变形预计参数的基础上,采用概率积分法基本原理,进行了地表变形预计,并对开采方案进行了优化设计,并给出了安全开采技术措施。结果表明：采用充填条带开采和冒落条带开采,分别可采出煤炭资源330.17万t、216.88万t,采出率分别为70%、45%,地表最大下沉分别为1 390 mm、1 420 mm,最大倾斜均为10.9 mm/m,建议采用超高水材料充填条带开采方案。此方案设计为类似地质采矿条件下的煤炭资源开采提供了理论依据和技术参考。     

利用关键层控制宽条带开采地表下沉的实践人

本文根据岱庄生建煤矿具体的地质采矿条件对关键层在减缓宽条带开采地表下沉中的作用进行了研究。实践表明，在特定的覆岩结构条件下，可以利用关键岩层来控制地表下沉，实现宽条带安全，高产，高效开采。     

基于采场覆岩空间结构的宽条带开采技术研究

基于采场覆岩空间结构理论,分析厚硬岩层组在控制地表沉陷中的作用.根据厚硬岩层组与煤柱组成的空间支撑结构原理,提出大采宽留宽宽条带开采设计思路,并推导该宽条带开采参数的设计方法,理论分析了其可行性和优越性.结合现场实例,设计相应的条带开采参数,通过FLAC3D数值模拟和现场观测相结合的方法,对比分析了大采宽留宽条带开采实施前后地表下沉系数,以及对地表沉陷的控制效果.结果表明,基于采场覆岩空间结构的大采宽留宽宽条带开采技术是可行的,能够在控制地表沉陷的同时,提高了条带开采的效率和资源回收率.     

基于FLAC3D的条带开采煤柱稳定性分析

为研究不同采出率开采条件下条带开采煤柱的稳定性及对地表的影响,采用了FLAC3D和Tecplot数值模拟软件,对不同采留宽条带煤柱的竖直应力分布和地表最大下沉值进行研究。结果表明:随着采出率的增加,煤柱单位面积所支撑的压力成线性增大;在煤柱的边缘形成应力的集中区,其应力等值线的形状呈马鞍形—平台形—拱形的变化,平台形可以看成煤柱从稳定向失稳过度的标志和临界点;根据模拟计算结果,建立了地表最大下沉值与条带开采回采率之间的关系式及最大竖直应力与采出率之间的关系式,为今后相关计算提供了科学依据。     

基于板破坏理论的条带开采中采宽的确定

为了确定赵庄二号井煤矿"三下"压煤回采的条带开采尺寸,在保证安全的前提下尽可能多的解放呆滞煤量。以试采区为例,在确定关键承载层的基础上通过Marcus修正简算式和RFPA数值模拟相结合的研究方法对条带开采中的采宽进行分析研究,在试采区实施了条带开采,并对地表沉陷进行了实测。     

重复采动条件下覆岩下沉特性的研究

现场观测及实验室试验结果表明采动岩体碎胀量与深厚比成正比，据此得出了初次采动时地表及岩体现人部下沉系数计算式，同时，根据受初次采动影响的岩体在重复采动时碎胀量减小，假定减小量与初次采动碎胀量成正比，推出了预测重复采动条件下地表及岩体内部下沉系数的计算式，并可由现场实测得出有关参数，经与３６个初采观测站资料和１０个重采观测站资料的实测资料对比，证明了所给公式的正确性。     

深部宽条带开采地表变形规律研究

采用压力拱理论和A.H.Wilson理论确定条带开采的开采宽度和保留宽度,通过相似模拟实验结合数值模拟计算分析深部宽条带开采地表变形规律,预计地表变形参数。实验结果表明深部条带开采在增大采出宽度和保留宽度的条件下,对地表下沉的控制仍有着显著作用,且地表不会出现波浪形下沉。在预计参数难以确定的条件下,采用相似模拟实验结合数值计算的方法预计地表变形是一种可靠的途径。     

采空区覆岩冒裂带发育高度预测综述

为较全面了解煤层开采后的覆岩破坏机理及其预测方法,对岩体的力学运动特征,经验公式的应用,模拟方法的特点等方面进行了总结分析,认为煤矿所在区的构造环境对采煤沉陷机理和特征起到控制作用;经验公式在预测新型采煤方法条件下的采煤沉陷时,精确性较之条采或普采为差,与实际观测偏差也较大;数值模拟方法是物理模拟方法的重要补充,但需要对其结果的可靠性进行必要的判定。     

西部厚黄土层矿区开采沉陷预计模型

将西部黄土覆盖区地表沉陷分解为黄土层荷载作用下的基岩采煤沉陷以及基岩面不均匀沉降导致的黄土层沉陷,建立了黄土覆盖矿区开采沉陷的双层介质模型。利用FLAC3D软件分析了黄土层自重对基岩开采沉陷的荷载效应,确定了黄土层荷载与开采宽度之间的量化关系。利用随机介质理论建立了基岩面下沉预计公式,将基岩面不均匀沉降视为“不等厚开采”,导出地表沉陷的双重概率积分预计模型。实例应用表明,所建立的预计模型考虑了黄土层自重对基岩开采沉陷的荷载作用以及土层与基岩中预计参数的差异,适用于西部厚黄土层矿区的开采沉陷预计。     

条带开采煤柱塑性区宽度的数值模拟与计算

利用FLAC3D数值模拟分析不同开采条件下条带煤柱塑性区的宽度情况,并通过线性回归的方法,得出塑性区宽度与采深、采高二者的关系公式,该公式的比例系数为0.005 71,大于A.H.威尔逊公式的比例系数0.004 92,公式适用于采出率小于50%的情况;在考虑采出率的情况下,通过二元线性回归的方法总结出了煤柱塑性区宽度与采深、采高及采出率三者之间的关系公式,该公式计算结果与模拟结果更相近,可供进行条带开采煤柱设计时参考.     

条带充填开采沉陷影响因素分析

针对条带开采采出率较低、全采全充成本较高的问题,提出了一种条带开采与充填开采相结合的网状带式充填开采方法。以某矿工作面地质条件为工程背景,确定合理的工艺参数后进行了数值模拟分析。研究结果表明,在采区内煤炭资源实现全采的条件下,地表变形量也小于建筑物Ⅰ级损坏等级指标,并给出合理的采留宽及临界采留宽;且通过数值模拟分析,得出各个因素对地表下沉影响程度的排列顺序为:采留宽>采出率>采高>充填体强度。该技术可以为降低充填成本,保护地表生态环境提供借鉴。     

矿山开采沉陷的完备预计模型

针对厚表土层沉陷的复杂性,研究了土体受直接开采沉陷后引起的失水固结和排水固结的计算方法,沉陷土体产生流动的条件和计算方法及地表裂缝发育演化的规律等。通过研究获得了一个完备的开采沉陷预计模型,即地表沉陷=开采直接影响模型+附加固结沉陷模型+附加流动沉陷模型;获得了地表裂缝深度和宽度的估算公式。所获得的成果可以全面解释厚表土层条件下所体现出来的各种特殊规律,比较准确地预报地表的移动变形和裂缝情况,实践证明可以有效地应用于生产实际。