缓倾斜煤层提高开采上限研究

研究开采上限对煤矿开采具有十分重要的意义,它可以最大程度地开采压滞的煤炭资源,缓解当前大部分煤矿采掘接替紧张的局面。以田庄矿N2601工作面为例,根据已有水文地质资料以及邻近矿井资料,分析了开采区充水条件及底部含水层的赋水特性;采用数值模拟方法,根据上覆岩层的塑性应变情况,分析了冒落带与导水裂隙带的高度范围,最后综合数值模拟结果与“三下”开采规程的要求确定了该矿的开采上限。     

缓倾斜煤层走向长壁式工作面地表沉陷盆地模型

为准确描述地表沉陷盆地分布形态,基于幂指数函数模型,结合缓倾斜煤层走向长壁式工作面地表沉陷盆地的特征,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,建立适用于缓倾斜煤层走向长壁式工作面的沉陷盆地模型,分析模型参数的影响因素及参数的变化规律,并验证模型的适用性和预计精度。研究表明：模型参数n反映下沉盆地底部范围大小,主要与采动程度有关,取值范围为1~3,其取值精度取决于观测点个数;参数k反映下沉盆地边缘的收敛速度和下沉影响范围,主要与采煤方法、顶板管理方法及松散层厚度有关,其值可通过地表最大下沉值或煤厚进行确定;在对常村煤矿地表沉陷进行预计时,预计值与实测值的差值平方和为3.08×10⁶,中误差为267.59 mm,为最大下沉值的6.47%。研究缓倾斜煤层走向长壁式工作面地表沉陷盆地模型旨在对常村煤矿地表沉陷的预测和预防工作提供理论基础。     

急倾斜煤层开采地表沉陷的渐近灰色预测

煤层开采所引起的地表沉陷是一种严重的矿区地质灾害。煤层的倾角、厚度等物理条件是地表沉陷的主要影响因素。在水平煤层或缓倾斜煤的开采过程中，由于地层倾角小，地表沉陷具有较完整的规律性，其预测效果也比较理想。但是，在急倾斜煤层的开采中，由于地层倾角较大，赋存条件和地质体物理力学性质的差异，增强了地表下沉的非线性特征，使地表沉陷具有不确定的表现规律。文章对重庆市南桐矿区东林矿的地表沉陷非线性特征进行了探讨，得到了东林煤矿地表下沉曲线的分形维数是1．07。在岩层移动这个系统当中，既含有已知的又含有未知的或非确定的信息，可以作为一个灰色系统来研究。岩层控制系统的状态、结构和边界条件难以精确描述，属本征性灰色系统。文章针对东林煤矿地表下沉曲线非线性较弱的性质，提出用一种基于GM(1，1)的渐近预测模型对东林煤矿42个月的地表下沉量时间序列进行探讨。结果表明，这种模型对急倾斜层开采地表沉陷的预测是一种行之有效的方法。通过对其他工程实例的应用分析，进一步证明这种渐近的灰色预测方法具有相对较高的精度，是一种比较实用的地表沉陷预测方法，具有广泛的工程实用空间。     

基于FLAC3D和DEM数据的缓倾斜煤层开采沉陷分析

宁夏石嘴山矿区位于西部黄河流域,其煤矿采空区沉陷导致地表生态和环境问题频发,对其采煤沉陷分析将对西部黄河流域煤矿区的环境修复有一定的积极作用。为研究缓倾斜煤层采空区围岩应力与位移场演化特征,以宁夏石嘴山矿区为对象,基于FLAC3D数值模拟软件,建立缓斜煤层开采三维数值模型,计算分析采空区围岩应力、塑性区及位移变化规律,并基于两时相DEM叠加统计分析地表位移变化,与数值模拟结果进行相互验证。结果表明:地下开采引起应力重分布,采空区顶板及煤柱出现明显的应力集中现象,最大主应力呈现从煤层顶板向地表递减的变化趋势;越靠近采空区顶部的岩层垂直位移越大,随着远离采空区逐渐减少,开采完成后地表垂直位移最大值约12 m;随着采空区面积的不断增大,采空区四周及角隅处塑性区逐步延伸扩大,且以剪切破坏为主;地面沉陷盆地不对称,2个沉降中心均发生在沉陷盆地中部且偏下山方向,下山方向比上山方向影响范围更大;数值模拟计算的沉降量与两时相DEM叠加统计分析的变化量结果及趋势基本一致,研究成果可为煤炭安全开采提供参考依据,为地表沉降监测提供新方法。      

急倾斜A组煤层开采底板岩溶水水害防治研究

孔集井田A组煤层不仅隐伏于含水砂层组之下,而且处于灰岩含水层之上,水文地质条件极复杂,受水害威胁大.为安全开采A组煤层,对底板灰岩岩溶水采取疏水降压,疏干底板移动角以上C3Ⅰ组灰岩水的防治方法,获得了非常好的效果.     

倾斜煤层底板破坏特征的微震监测

带压开采是承压水上采煤的主要方法,底板采动破坏深度的确定是实现带压开采的关键和前提。针对底板采动破坏深度现场测量方法的局限性,特别是倾斜煤层（煤层倾角在25°～45°之间）底板采动破坏深度的现场测量。以桃园煤矿1066工作面为例,利用高精度微震监测技术,对承压水上倾斜煤层底板的采动破坏特征进行了连续的、动态监测。监测结果表明：（1）工作面运输巷（下顺槽）附近的底板比工作面回风巷（上顺槽）附近的底板破坏深度更深,破坏范围更大;（2）倾斜煤层工作面底板破坏形态整体呈现为一个下大上小的非对称形态。根据微震监测结果,确定了1066工作面回风巷和运输巷附近底板的最大破坏深度,划分了倾斜煤层工作面底板突水危险区域。将微震监测的倾斜煤层底板破坏深度与经验公式计算的底板破坏深度进行了对比,指出了经验公式存在的不足     

简论煤层开采沉陷土体变形的研究意义,现状,机理及预测方法

煤层开采引起的地面沉陷是一种作用集中，危害很大的地质灾害。它严重影响生态环境、工农业生产和人身安全。本文详细研究了国内外对这一灾害的研究状况，并对其形成机理及预测研究的方法作一简略的评论。     

急倾斜多煤层开采岩层移动及地表变形数值模拟研究

急倾斜煤层开采后岩层移动及地表沉陷规律较为复杂,而且多煤层开采诱发重复采动会加剧地表变形,但是目前急倾斜多煤层开采岩层移动规律和地表变形特征的研究并不充分,深入研究急倾斜多煤层开采引起的岩层移动及地表变形规律,对煤矿安全生产和地表建筑物稳定性评价具有重要意义。以淮南矿区八里塘东三采区为研究背景,采用3DEC数值模拟软件对急倾斜多煤层深部开采岩层移动及地表变形进行了数值计算分析,得到了急倾斜多煤层开采覆岩移动规律及地表变形特征。计算结果发现：急倾斜煤层开采岩层移动形式可分为顶板岩层的压弯变形、沿弱面的滑移运动以及覆岩直接垮落;急倾斜煤层开采之后,采空区深部岩体运动趋势缓于较上部岩体运动,覆岩主要变形位置在采空区中部,变形方向沿煤层顶板法线方向指向采空区;急倾斜多煤层开采会导致地表松散层变形剧烈,地表下沉曲线及地表倾斜曲线呈现明显的非对称性,且煤层顶板侧地表变形影响范围大于煤层底板侧地表影响范围。根据计算结果,该区域开采后地表最大位移量可达40.625m,地面下沉曲线中没有平底部分,只存在单一最大下沉点,最大下沉点南侧最大倾斜值1.26m/m,北侧最大倾斜值为-0.74m/m,地表倾斜变形...     

运用ANSYS分析开采倾斜煤层引起的地表变形

针对倾斜煤层的开采特点,应用有限元基本原理,建立了倾斜煤层开采的有限元分析模型。利用大型有限元分析软件ANSYS对开采倾斜煤层引起的岩体移动、地表沉陷及应力分布情况进行了数值模拟,总结出倾斜煤层开采时岩体移动的基本特征及地表沉陷的相关参数。利用ANSYS软件作出地表基准点的水平、下沉移动分布曲线、应力分布曲线以及计算模型的应力等值线图、水平移动等值线图和下沉等值线图。上述分布图直观地显示了顶板、煤层及底板的变形以及应力分布情况。阐明了倾斜煤层开采引起地表沉陷的变形机理。为矿区建筑物下倾斜煤层的开采提供了参考依据。     

浅埋煤层开采地面塌陷裂缝规律及防治方法

陕北浅埋煤层大规模、高强度开采诱发了严重的地面塌陷,造成大面积土地损毁、水土流失和植被死亡,导致表生环境出现退化。为掌握浅埋煤层开采地面塌陷裂缝发育规律,明晰其机理,提出适宜的治理恢复措施,实现“煤?水?生态”的协调发展,以陕北张家峁井田和柠条塔井田为研究区,采用实地调查、模拟实验和理论分析相结合的方法开展了浅埋煤层开采地面塌陷规律及防治方法研究。结果表明:浅埋煤层开采地表裂缝呈“O”型展布,静态发育特征与采高和地形地貌呈正相关关系、与采深呈负相关关系,且同一工作面切眼附近地表裂缝发育程度最高、巷道次之、面内最低;地表裂缝具有“先开后(半)合”和“只开不合”2种活动特征,整体活动时间为4~9 d,活动期间裂缝初始开裂宽度与最大发育宽度呈线性正相关关系,与稳定宽度呈线性和指数2种正相关关系;黄土沟壑区下坡段开采地表裂缝活动与表土块体的稳定性系数有关,而稳定系数与坡角呈负相关的一次幂函数,与主裂缝间距呈正相关的一次幂函数。上坡段开采坡体裂缝“先开后(半)合”活动受岩块倒转和坡体滑移双重控制,面内沟底裂缝“先开后合”的活动特征受关键岩层运移控制。研究提出了黄土沟壑区沟底贯通型裂缝“裂缝填充+沟道恢复”、坡体裂缝 “裂缝充填+微地形改造”的治理方法和风沙滩地塌陷区的“三圈”修复模式。研究成果在陕北安山煤矿和柠条塔煤矿进行了应用,效果良好。      

大倾角煤层回采巷道的锚固分析

结合理论分析及工程实践、提出回采巷道支护的四个基本原则。用离散元法对大倾角煤层回采巷道锚杆的作用原理进行分析，说明综合支护的必要性，建立大倾角煤层回采巷道锚杆支护的倾斜组合梁模型，并进行解算，给出锚杆支护的参数的表达式。     

急倾斜煤层采空区地面塌陷及其对输气管道危害的数值模拟

采空区引起的地面塌陷和裂隙评价是影响输气管道安全的技术难题之一,应用有限差分法对西北地区某输气管道下方采空区的变形与稳定性进行数值模拟,分析了采空区引起地面裂缝的原因,并对输气管道的安全性进行了量化评价。     

广东湛江冯村垃圾场对浅层地下水污染评价与防治对策

湛江冯村垃圾场建于地下水循环系统的补给区,其对浅层地下水污染评价采用了单要素污染指数和多要素综合的内梅罗污染指数法两种方法。评价结果表明,冯村垃圾场及周边的浅层地下水均已受到一定程度的污染,且均为中度污染和重度污染。其防治包括设立防治分区、建立动态监测网络系统及地下水管理模型,贯彻以防为主、防治结合的原则。     

贵州岩溶地区缓倾内斜坡变形破坏机制研究以惠水新寨崩塌为例

贵州处在云贵高原山区的特殊地理位置,山高坡陡且广泛分布碳酸盐岩等可溶岩,导致岩溶作用强烈发育,由此形成大量由强烈岩溶控制的斜坡地质灾害。本次以惠水新寨崩塌作为岩溶区的典型缓倾内斜坡实例,经过野外地质调查分析及UDEC离散元数值模拟来综合探讨其变形破坏机制。结果表明：受缓倾内软硬互层的坡体结构和强烈岩溶作用的控制,崩塌体因差异溶蚀形成凹岩腔,坡体发生坠落、倾倒等局部破坏;随着岩溶和水的持续作用,凹岩腔不断扩大,结构面进一步贯通使变形破坏逐渐由浅表部向坡体深部扩展,最后导致坡体沿下伏软岩整体滑移的大规模破坏。变形破坏机制为差异溶蚀-坠落倾倒（局部）蠕滑拉裂-滑移剪出（整体）阶段性崩塌。     

采区槽波探测的适应性分类

槽波地震技术目前已发展成为一种实用性很强的矿井地质探测技术。但并不是所有地区所有煤层都适合应用槽波地震技术,而是有一定的适用范围。本文通过大量的槽波探测资料,研究了煤层及其围岩的物理性质和煤层赋存几何形态,总结了槽波探测在我国的适应性及其分类。      

黑龙江省矿产开发引起的环境问题及防治对策

黑龙江省矿产资源比较丰富，全省已开发利用的矿种39种，拥有各类矿山企业7400多处，矿业产值占全省工业总产值的32％。由于矿产资源的开发利用引起了地面塌陷、地下水源枯竭、环境破坏和污染等一系列的环境问题，破坏了生态平衡、影响经济建设和发展，甚至危及到人们的生命财产安全。本文列举典型事例，重点阐述了地面塌陷的发育特征、危害程度；矿区排水状况及对供水的影响；采矿及废碴堆放对环境的破坏与污染等。提出了对矿山地质环境的防治要全面规划、突出重点、预防为主，坚持合理采矿、恢复环境，充分利用矿区排出的地下水，以科学的途径利用煤矿石等措施。     

镜儿泉矿区地下采动对竖井稳定性的影响分析

地下开采活动通常会造成覆岩及地表的移动、变形和破坏,而在竖井区域内,由于围岩移动变形所引起的竖井破坏事例时有发生。镜儿泉铜镍矿矿体倾角55~65,为典型的急倾斜金属矿山,目前在不同高程水平分别采用浅孔留矿法和下向充填法同时开采。由于矿区构造发育,矿岩破碎,使得工程岩体稳定性问题突出。该矿山前期历经近十年空场法的开采,已在矿体上部产生了大范围的山体开裂和地表变形,对矿区竖井安全构成了极大的威胁。对此,本文根据镜儿泉矿区工程地质条件,采用数值模拟方法,对地下采动影响下3条竖井的稳定性进行了分析,研究结果为保障矿山的生产安全提供了依据。     

徐州矿区奥灰岩溶水突出的原因与防治

徐州矿区开采深度大,水文地质条件复杂,水害严重。主要突出水源为奥陶系含水层。突水原因主要有:底板隐伏陷落柱或断层导水;底(顶)板含水层与奥灰含水层对接;顶板冒落裂隙带导通断层对盘的奥灰含水层;奥灰水通过基岩隐伏露头侧向补给矿井。其防治对策为:引进先进技术手段,探查分析奥灰岩溶水发育规律;分区隔离开采,完善防排水系统;注浆封堵突水通道;排供结合,综合利用。      

陡倾矿体开采断层滑移引发覆岩失稳机理分析

断层是成矿构造中重要的边界因素,断层的稳定性对矿体以及上覆岩体的稳定性具有关键的影响。本文基于金川矿区Ⅲ号矿体开采诱发断层滑移导致覆岩失稳的实例,在对地表及井下变形特征调查分析的基础上,采用数值模拟方法对断层滑移过程进行了研究,模拟结果揭示了此次断层滑移过程中断层带应力场、位移场的演化特征。根据应力分布特点将断层失稳过程分为应力缓慢增长阶段、应力增长震荡阶段、应力快速增长阶段、应力峰值震荡阶段、断层初始滑移失稳阶段和断层快速滑移失稳阶段6个阶段。断层失稳滑移过程由变形量积累阶段和断层突然失稳阶段构成,变形量积累阶段又可以分为断层减速滑移、断层稳定滑移和断层加速滑移3个不同时期。     

多煤层开采覆岩破断过程的模型试验与数值模拟

首先分析了研究区煤矿山西组煤层剖面和水文地质特征,针对多煤层联合开采的特点和覆岩的工程地质特征,采用工程地质力学模型实验、数值模拟计算相结合的综合研究方法,分析了多煤层开采的采动影响及岩层动态断裂机理,得出了有关岩层移动参数和多层煤同采时应力分布状态,计算得到了多煤层开采垮落带与导水裂隙带的发育高度分别为32m和81.5m,导水裂隙带高度影响范围已经达到风化带,未形成切冒,局部穿透粘土层。