采动区公路枢纽站的地表残余移动变形分析

针对大型公路枢纽站受采动残余移动变形的损害问题,将岩体视为非连续随机介质,基于朱广轶采动全盆地残余移动变形数学模型和ZMS2023软件,以区域受地表水影响的鹤岗南翔公路枢纽站受老采区地表残余移动变形影响为实体,进行了公路枢纽站的地基稳定性评价,含地表残余下沉、残余水平移动、残余倾斜变形、残余曲率变形、残余水平变形。通过其地表的损害等级评价得到结论:在规范视为地表的“稳定区”,除存在残余移动变形外,在岩体浅部工作面四周仍可能出现漏斗型塌陷坑。为此,对该项目采取了地基加固、可调整的抗采动变形建筑物和抗采动变形建筑物3种综合措施;在公路枢纽站的结构设计上采取了建筑规划措施、刚性措施、柔性措施。实践证明,对于复杂地质条件下老采区地表公路枢纽站的残余移动变形分析是适宜的。

地表动态移动变形预测函数研究

在研究国内外开采沉陷动态分析时间函数的基础上,运用概率积分法对地下开采引起地表沉陷随时间和空间的变化规律进行研究,提出动态地表移动变形的坐标-时间函数。该函数不仅比克诺特(Knothe)时间函数W(t)增加了坐标变量x,而且,还增加岩移参数(q,r,v,ω,φ,t0),这些参数与概率积分法静态分析的参数相统一。研究分析起动时间t0随坐标x变化的关系式;用下沉坐标-时间函数W(x,t)与Knothe等多个典型时间函数相比较,不但克服Knothe等时间函数一阶导数、二阶导数的不完善性,能正确反映下沉、下沉速度、下沉加速度的变化规律,而且,对x求偏导数,获得动态倾斜、动态曲率、水平移动、水平变形等的坐标-时间函数。从而,建立半无限开采和有限开采条件地表移动变形动态分析的基本公式。在此基础上,结合课题进行实例验证。研究表明,常规的静态分析函数只是该地表移动变形的坐标-时间函数的一个特例;该坐标-时间函数能正确描述地表沉陷动态过程;多个既有岩移参数建立的各坐标时间函数不仅能充分反映地质采矿条件,而且可推广性强。

地质动力区划在鹤岗城区的应用

应用地质动力区划方法,通过逐级使用地形测量图,并结合地震震源分布图、卫星照片、区域地质图、地球物理资料等查明了鹤岗城区的Ⅰ～Ⅲ级活动断裂,由各级断裂所分割的断块结构展现出了城区现今构造运动的结果。在实测地应力的基础上,以查明的各级断块结构为模型,应用有限元法进行了区域构造应力场的数值模拟,同时分析了煤炭开采对构造活动的诱发作用。进而将城区划分为构造运动潜在高威胁区、潜在威胁区和一般区,并对城区楼寓、生命线系统的相关防灾措施进行了研究。

开采与地表沉陷分析的可视化软件系统

煤矿开采影响范围内建筑规划、设计、维护等均离不开对井下开采方案与地表沉陷的分析。文章介绍了一个系统解决开采与沉陷预测的软件,阐述了应用概率积分法进行开采与地表沉陷分析、坐标系统变换,以及应用VB与CAD二次开发技术进行沉陷图形绘制的理论、方法,说明了软件设计框图与系统特点,以及系统输出的三维立体图、二维等值线图。

老采区及地表残余变形对建筑物的影响

浅部开采条件下地表残余变形分析是岩层移动领域的一个棘手问题.通过老采空区影响下地表残余变形和地基承载能力变化对地面新建建筑物的影响分析,提出了老采区上方新建建筑物地基稳定性计算公式、岩层移动参数、评价方法.应用鹤岗市和谐花园小区建筑物实例进行了验证.

红菱井田现今构造应力预测研究

地质动力区划方法逐级使用地形测量图并结合其它方法查清活动断裂,用以揭示地壳的区域岩体断块结构以及评估其力学状态。通过地质动力区划方法查明了红菱井田现今应力环境下的Ⅱ～Ⅴ级断裂,由各级活动断裂所分割的断块结构展现出了井田现今构造运动的结果。在确定主应力的基础上,以查明的各级断块结构为模型,应用有限元法进行了区域构造应力场数值模拟,进而分析了该井田以构造应力为主的地应力特点。

地表沉陷动态时间函数研究

以概率积分法为基础,分析了地下开采引起的地表沉陷实际规律,首次构造、推导出比著名的Knothe时间函数更精确的动态时间函数,并基于动态时间函数建立了地表移动的动态过程计算方法,分析了动态时间函数的适用性和局限性,进行了实例验证。结果表明,地表沉陷动态时间函数能够更准确地反映地表移动动态特征,解释采动现象,更准确预计出动态地表移动与变形值。

地下水对老采区地表残余移动变形的影响

通过对老采空区在地下水影响下覆岩移动变化规律的分析,探究了地下水位下降引起地表残余移动变形机理,发现地下水对覆岩顶板、巷道底板及采空区两侧岩体强度均有显著影响.应用概率积分法构造出地下水影响下各残余移动变形影响函数,并将这种残余地表移动变形分为两个阶段.给出了第一阶段残余下沉表达式,以及第二阶段残余下沉、残余水平移动、残余倾斜变形、残余曲率变形、残余水平变形的各种表达式;以矿区实测数据为例,结合FLAC3D分析了采煤沉陷区地下水引起地表残余移动变形的特征;根据建立的残余移动变形预测模型,应用VB编写残余变形预测程序,绘制了各种地表残余移动变形曲线,将软件绘图结果与矿区实际观测数据及FLAC3D模拟情况对比验证,结果表明,各影响函数及其软件ZMS8.0能较好地预测地表残余移动变形.

地表残余移动变形预测软件开发

为解决老采空区地表新建建(构)筑时的地基稳定性评价问题,填补规程空白,基于作者应用随机介质理论构造的老采空地表残余移动变形预测函数,采用Visual Basic进行了ZMS8.0软件开发.研究表明,ZMS8.0及其各影响函数可较好地描述地表残余移动变形规律,软件具有介面友好、计算和图形输出便捷的特点.

开采沉陷动态分析方法研究

以矿区实测数据为例,分析了绘制地表移动变形曲线的理论和方法,采用V B调用Matrix进行程序开发,不仅使软件功能强大,而且程序设计变得简单可靠,界面完善.实现了矿区地表移动变形值的快速求解,从而达到了对地下开采造成的地表移动变形的直观性描述.

老虎台井田构造应力分析

应用数据库对老虎台井田其发生的 263 次冲击地压之统计分析表明,岩体动力现象与活动断裂有密切关系。因此,对该井田进行了地质动力区划的研究。通过逐级使用地形测量图并结合其它方法查明了井田Ⅰ～Ⅴ级活动断裂,由各级断裂所分割的断块结构展现出了井田现今构造运动的结果。在确定主应力的基础上,以查明的各级断块结构为模型,应用有限元法进行了区域构造应力场的数值模拟。进而总结了应力分布与岩体动力现象的内在关系。

采动区建筑抗变形—抗震体系分析

在前人进行的采动区抗变形建筑和抗震建筑两方面研究基础上,首次进行了抗变形—抗震结构体系综合分析。通过对建筑物保护的建筑措施、刚性措施、柔性措施三个方面详细论证,说明了既具有抗变形能力,又具有抗震能力的各种建筑结构加固措施。这些措施涉及到采动区建筑物的位置、形状、地基与基础、楼板和屋顶、圈梁、构造柱、基础水平滑动层、变形缝、变形补偿沟之合理运用。

大兴井田地质动力区划研究

应用地质动力区划方法,通过逐级使用地形测量图,并结合其它方法查明了大兴井田的Ⅲ-Ⅴ级活动断裂,由此展现了井田的现今构造运动结果。以实测地应力为基础,按查明的各级断块结构建立模型,应用有限元法进行了区域构造应力场的数值模拟。进而分析了该井田煤与瓦斯突出的原因,并对其煤与瓦斯突出作出了区域预测。

采动地表全盆地残余移动变形数学模型

为研究缓倾斜煤层采动地表全盆地残余移动变形规律,对全沉陷盆地煤层覆岩弯曲、离层、断裂、冒落过程的机理进行了分析.由于缓倾斜煤层残余移动变形造成前工作面四周都存在空洞,所以研究采动地表全盆地残余移动变形,要综合考虑工作面四周空洞区和中间未充分压实区的共同沉陷作用.采用随机介质理论和等影响原理首次构造了缓倾斜煤层采动全盆地残余移动变形理论体系,包括:残余下沉、残余倾斜变形、残余曲率变形、残余水平移动、残余水平变形数学模型.采用预测模型数据和实际观测数据相对比,对残余移动变形数学模型进行了验证,表明各数学模型能够定量描述缓倾斜煤层采动地表全盆地残余移动变形规律.最后,将数学模型编为ZMS 2020软件.通过把矿区已有岩移参数转化为残余移动变形预测参数,软件表现出了很强的可推广性.

采动地表稳定性评价与建筑抗变形工艺

基于作者的预测理论及软件ZMS 9.0和建筑抗变形工艺发明专利,阐述了静态、动态和残余移动变形预测和地基稳定性评价的方法.分析了开采方法、老采区和覆岩注浆与检测的可选方案;给出了建筑物平面位置、外形的规划方法;列举了建筑基础与上部结构的抗采动变形刚性与柔性可选措施.结合实例,通过对采区地表稳定性评价与新建建筑若干环节的全面分析,提出了沉陷区规划治理的6项基本原则和一套严密的工艺流程.

煤岩开采与地表沉陷的预计程序

在阐述应用概率积分法进行煤炭开采与地表沉陷的分析和应用三次样条插值法进行沉陷图形绘制的理论之基础上,介绍了煤岩开采与地表沉陷的预计程序的技术特点·举例说明了该软件最终输出的等值线图以及地表沉陷成果表·

晓南井田古今应力场及其对煤系的作用

在划分晓南井田古今应力场的基础上,分析了应力场对地质构造与煤系的作用,进而简述了应力场对巷道及瓦斯的影响.

工程测量数字化绘图软件设计

结合沈阳大学ZMS 7.8软件系统采用VB调用CAD的过程,提出了工程测量数字化绘图软件设计的方法与步骤.

GPS卫星测量

在介绍GPS系统的构成、定位原理之基础上 ,说明了WGS - 84坐标与地方坐标的转换过程、GPS观测量的误差来源以及GPS网平差。

论浅部开采条件下城区土地开发

针对地表变形最大限值和采煤临界深度最小限值是采动区建抗变形建筑物的两个必要条件,通过实测数据分析指出:建抗采动变形建筑物的地表变形限值应以Ⅲ级为宜;在不形成塌陷漏斗前提下,采动区作为类似材料堆积场等其他用途的地表变形可达Ⅳ级。说明了建筑物附加应力影响下,采煤临界深度之计算方法、提出了计算公式。进而,阐述了城市浅部采动区建抗变形建筑选址的避让措施、地基岩体加固措施,以及,建筑结构的建筑措施、刚性措施、柔性措施。提出了采煤沉陷区进行综合治理的5个基本原则。