缓倾斜煤层开采相似材料模拟试验研究

根据相似理论探讨了相似材料模拟实验的观测方法与原理,对采后缓倾斜工作面上覆岩层下沉和水平移动进行了相似材料模拟试验的研究,获得了岩层与地表移动参数,运用Excel的函数计算出变形曲线,为研究缓倾斜煤层综采技术的应用和推广提供了理论依据,对指导该矿区减小采动损害及保护煤柱的留设具有实际应用价值。     

开采沉陷对建筑物影响的分析

本文利用顾桥煤矿1111(3)综采面地表移动观测站数据处理成果和外业数码相片,分析了建构筑物破坏现象产生的机理及其影响规律。得出相关结论:建筑物产生破坏和变形主要原因是曲率和水平变形的影响,在其作用下,采动区地面建筑物砖墙上出现裂缝。通过分析采动区上方建筑物砖墙上裂缝的分布规律,为合理加固和维修措施提供了依据,从而可以在建筑物受采动影响以前,根据地表变形预计的结果,对建筑物采取适当的措施,来减小地表变形对其影响。     

大采深硬岩层条件下地表移动变形规律研究

论文针对滕东矿区具体的采矿地质条件,通过建立地表移动观测站、获取地表移动观测数据并进行数据处理与分析,研究了相邻工作面先后开采过程中关键层对上覆岩层与地表变形的影响规律,得到了可靠地结果,为相似采矿地质条件下开采设计提供了有益的参考。     

建筑荷载作用下老采空区上方覆岩与地表残余变形规律研究

为分析建筑荷载作用下老采空区上方覆岩与地表残余变形规律及其应力传递变化特征, 本文以淮南矿区新庄孜矿新淮工厂为试验点, 通过相似材料模拟试验, 获取荷载条件下重复采动形成的老采空区残余变形及应力变化规律。试验结果表明, 重复开采会加剧覆岩和地表移动变形, 并且使得覆岩和地表变形更加剧烈;当在停采线上方、开切眼上方、采空区上方和煤柱上方的地表分别施加荷载时, 各个位置均发生了不同程度的移动变形, 且随着荷载增加, 地表残余变形随之增大并达到最大变形值。重复开采会造成覆岩内部应力随着工作面的推进缓慢上升, 并达到一定峰值;在施加荷载压力后, 覆岩内部应力逐渐上升并最后趋于稳定, 覆岩响应范围与覆岩距离荷载加载位置之间的距离有关, 距离荷载加载位置较近的覆岩影响较大, 而距离荷载加压较远的覆岩受影响较小。     

基于弹性薄板的地表沉陷预计模型

在分析地表沉陷基本规律的基础上,依据弹性薄板理论,建立非充分采动条件下岩层和地表沉陷预计的一类新模型,并推导出地表任意点倾斜、曲率、水平移动以及水平变形的计算公式。该模型充分考虑到地质采矿因素（煤层倾角）及煤层上方各岩层的影响,克服传统预测方法的缺陷,特别是概率积分法关于拐点反对称要求。最后,应用实例证明该方法的应用效果。     

三维激光扫描技术在采动区房屋变形监测中的应用

基于三维激光扫描技术,提出应用房屋特征点提取采动区房屋移动变形的方法,并通过误差分析理论,评价三维激光扫描直接获取数据与间接计算数据的精度,结果显示其精度能满足房屋移动变形监测要求。应用三维激光扫描数据,分析采动区房屋移动变形规律,对村庄房屋下开采的安全开采具有指导意义。     

基于3DEC特厚水平煤层开采地表裂缝分布规律研究

针对我国中西部某矿区的特厚水平煤层综放开采导致的沉降变形、地表裂缝等问题,本文在总结该矿区各工作面地质采矿条件的基础上,结合以往沉陷预计中岩层岩块物理力学参数的选取原则,以摩尔-库伦塑性模型作为计算模型,采用离散元3DEC数值模拟的方法,分析了煤层开采后的地表下沉和水平变形情况。同时,本文结合实地采集的裂缝和塌陷区数据,对开采后上覆岩层垮落情况及裂缝发育情况进行研究,总结出该煤矿水平特厚煤层开采后地表裂缝的分布规律和地表移动变形规律,对该煤矿的生产和开采具有指导意义。     

矿区地表移动预计系统设计与实现

选择概率积分法预计模型,采用VB语言编制程序,实现了对采动矿区地表移动主断面上及移动盆地内任意点倾斜、曲率、水平移动与水平变形的计算和预计;并基于Auto CAD平台,完成了主断面的下沉曲线、倾斜曲线、曲率曲线等图形的自动绘制,提高了工作效率,具有一定的实用价值。     

基于GPS技术的首采面地表移动观测站数据处理

为满足矿井安全开展建筑物下、水体下、铁路下采煤工作的需要,合理地留设保护煤柱、节约煤炭资源,妥善安排采动区上方村庄搬迁时序等,需要提供矿区采矿条件下的准确可靠的地表移动变形参数。本文结合在刘庄矿业有限公司建立的首采面地表移动观测站,研究了基于GPS技术的首采面地表移动观测站数据处理方法。同时,根据目前的资料进行了地表移动变形规律的初步分析,求取了观测站的初步参数。     

厚松散层开采条件下覆岩运动与地表移动规律研究

为分析厚松散层条件下采煤引起的覆岩运动与地表移动变形规律,以淮南矿区顾北矿13121工作面、谢桥矿11316工作面、张集矿1217(1)工作面等3个厚松散层开采条件下的地表移动观测站实测资料为基础,并结合相似材料模拟试验进行研究,总结归纳了厚松散层开采条件下产生的地表下沉系数偏大和地表移动变形活跃期等问题,获得了厚松散层条件下覆岩运动与地表移动变形规律研究方面具有一定参考价值的结论。     

不同充填率下覆岩及地表移动规律研究

为了研究充填开采中不同充填率下覆岩及地表的移动规律,以山东某矿1210工作面为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件建立充填开采计算模型,设计不同充填率的开采模拟方案,并结合关键层理论知识,分析不同充填率下覆岩及地表的移动规律,在此基础上建立地表最大下沉值、地表最大水平移动值与充填率的函数关系式。结果表明:随着充填率的增大,关键层下沉值、地表下沉值、地表水平移动值减小,成负相关关系。实测数据说明,拟合值、数值模拟值与实测值较为接近,可为类似条件工程提供参考依据。     

Ground movements caused by deep underground mining in Guan-Zhuang iron mine,Luzhong, China

It is difficult to calculate the accurate ground movement due to deep underground mining because of the complexity of the geotechnical environment. Guan-Zhuang iron mine is a pillarless sublevel caving mine operated by Luzhong Metallurgical Mining Company, south-east of Jinan, PR China. It mines the Zhangjiawa Seam at a depth of approximately 520 m. Although the towers are outside the conventional ‘angle of draw’ subsidence influence criteria, and have seen only negligible vertical displacement as a result of deep mining, there has been widespread evidence of regional horizontal displacement of the land surface, large distances away from the mining area. Possible explanations of these displacements include one or a combination of mechanisms such as pre-mining stress relaxation, regional joint patterns, soft rock strata, displacement toward active goaf areas. Luzhong Metallurgical Mining Company have been making precise measurements of distances near the shaft towers in the Guan-Zhuang iron mine since 2003. The results show horizontal displacements of up to 96 mm occur even when underground mining is about 0.8 km from the survey displacements. From an analysis of these and other survey results it is concluded that mining effects extend a long way from deep mining. The results also show that ground horizontal displacements are typically at least as great as the vertical component, that the maximum horizontal displacement occurs soon after undermining.     

注浆采区地表形变时空演化SMD-InSAR监测分析法

当前矿区合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)监测研究大多局限于以地表移动为对象,求取其他形变指标通常仍需野外测量。针对这一不足,构建出一种提取地表移动变形(surface movement and deformation,SMD)面域信息的模型——SMD模型。模型可求解的量有:①地表沿任意方向的倾斜、曲率,地表倾斜、曲率最大值与其所沿方向;②水平或近水平煤层开采下,矿区地表沿任意方向的水平移动、水平变形,地表水平移动、水平变形最大值和其所沿方向。SMD模型在垂直形变图的基础上,按照方向导数原理计算地表倾斜和曲率;地表水平移动和水平变形则根据开采沉陷先验规律计算。模拟试验显示,该模型可以较高精度获取地表移动变形值。淮北矿区某矿进行了充填开采,应用SMD模型结合时序InSAR分析该矿地表形变时空演化过程,以及充填开采的减沉减变效果,分析认为注浆活动可以有效控制地表形变。日平均注浆量、工作面推进距离与最大下沉速度之间的关系可以用多元线性回归模型来描述。SMD模型可用于分析区域地表形变综合情况,为范围评估开采沉陷对建构筑物的影响提供有力依据。     

SBAS-InSAR方法支持下的矿区地表沉降监测及参数反演

煤矿开采极易诱发各类地质灾害,从而对矿区人民的生命财产安全带来严重影响。因此,对矿区地表进行形变监测及对其开采面参数进行反演获得形变规律,可有效防止矿区地质灾害的发生。本文选取山西省的店坪煤矿和汾源煤业作为研究区域,基于Sentinel-1A卫星影像数据,使用小基线集（SBAS）方法提取研究区的形变结果。使用Okada模型对5-101工作面参数进行反演和分析,并将反演结果与采工图实测数据进行对比验证。结果表明：①煤矿开采引起的地表形变程度与煤矿开采长度成正比;②急倾斜厚煤层开采引发的地表形变程度要比近水平薄煤层引起的地表形变程度大,更容易造成地表塌陷;③Okada模型反演较短近水平薄煤层的开采参数精度较高,说明该模型适用于此类型煤矿开采参数的反演。     

矿区地表移动观测成果处理的自动化实现

为提高矿区观测成果整理效率,本文结合矿区实测数据,介绍了使用VC进行编程实现矿区地表移动观测成果内业整理计算,绘制移动变形曲线,实现了矿区地表移动变形成果的自动化处理,从而直观描绘出地下开采造成的地表移动变形的状况。     

基于回归分析的地表移动值与岩移参数变化规律研究

煤矿开采引起的地表移动和变形,会导致开采沉陷,一直是煤矿安全的隐患。本文选取王楼煤矿13301工作面作为研究对象,分析整理了历年来地表移动变形观测资料和观测站相关地质采矿技术条件,利用回归分析的方法进行了统计分析、曲线拟合、建立回归方程,系统性地得出地表移动值与岩移参数变化规律,求取出了矿区具体采矿技术条件下开采引起的岩层与地表移动变形参数,为矿区生产及类似地质采矿条件下岩移参数求取等提供依据。     

基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法

基于合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR）技术的开采沉陷监测理论和方法是矿山变形监测领域研究的热点,当前已有学者融合单视线向D-InSAR技术和开采沉陷规律成功构建了开采沉陷三维监测模型,然而由于该模型仅融合了水平煤层开采地表沉陷规律,其并不适用于倾斜煤层开采地表沉陷监测。针对上述问题,根据D-InSAR监测的视线向变形与三维变形的关系,融合倾斜煤层开采地表沉陷规律,提出了基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法。模拟实验表明,所提出的方法下沉监测相对误差绝对值小于9.53%,平均为1.31%,南北方向和东西方向水平移动监测相对误差绝对值小于9.78%,平均为3.71%,满足开采沉陷监测精度要求。并利用该方法成功监测了中国山东省兖州矿区南屯煤矿9310工作面在2012-01-27—2012-02-07期间开采引起的地表移动与变形。     

煤矿开采土地破坏程度的模糊综合评价

随着煤炭资源的日益开采,其对环境也造成了巨大的影响,其中对于土地资源的破坏尤为严重。通过分析影响煤矿开采土地破坏程度的因子,选择地表下沉、倾斜变形、水平变形和潜水位埋深作为评价因子,采用模糊综合评判模型,分别对淮南李庄煤矿采区一与采区二的开采对土地破坏程度的等级进行了确定,其土地破坏程度确定的结果不仅验证了模糊数学评判...