上下柱式开采对中部残煤采场岩层应力分布时空演化的影响

针对上下柱式多重采动影响下中部残煤的安全开采,根据白家庄煤矿复合刀柱式残采区中部7号残煤的赋存状况,采用相似模拟和数值模拟相结合的方法,研究了上下柱式开采对中部残煤采场岩层应力分布时空演化的影响,揭示了复合刀柱开采后中部残煤的应力分布特征。研究结果表明:1下部煤层柱式开采时,刀柱煤柱/柱采区域采场煤岩层会逐渐演化为应力增高区/应力降低区,二者在水平方向上交替显现;上部煤层柱式开采时,采场煤岩层的应力集中程度/卸压程度会进一步增强。2多重柱式采动影响下,采场煤岩层的应力分布呈现"原始平衡—初始波态平衡—新波态平衡"的演化特征,不仅揭示了支承压力在刀柱煤柱采场煤岩层中的时空叠加效应,而且证实了柱采区域采场煤岩层的复合卸压效应。3复合刀柱开采后,中部残煤的应力分布表现出明显的波态特征。

点柱式充填采矿方法在缓倾斜中厚矿体中的应用研究

针对瓮福磷矿磨坊矿段缓倾斜中厚矿体开采后所产生较大沉降的问题,提出采用点柱式充填开采的方法,并对其进行数值模拟验证。通过对充填与未充填两种情况的数值模拟结果可以发现,点柱式充填开采方法能有效控制上覆岩层沉降,同时也合理地处理了采空区,保证了生产的安全。

矿山地质环境灾变与保护修复研究现状与展望

矿山开采不仅会引发地表沉降、建(构)筑物损毁等安全灾害,还会造成土壤环境破坏、生态系统退化等生态环境灾害。地质环境灾害的类型和特征与采矿方法有关,并且多种地质环境灾害的发生具有耦合性。我国常采用自由垮落、支护加固和剥离排土3种方法处理采区覆岩,分别形成了以长壁垮落法开采、柱式开采和露天开采为代表的3类采空区。综述了3类采区的地质灾害致灾机理、灾害链网形成机制,讨论了地质灾害监测、多灾耦合研究中存在的问题。研究表明:①矿区地质环境灾害主要包括工程安全灾害和生态环境灾害两大类,前者表现为地物空间位置改变引起的采动附加应力损坏各类工程体,后者反映为地物属性变化引起的生态要素缺失和物质能量流动改变;②不同地质环境灾害之间存在耦合性,一种地质环境灾害的出现可能引起一系列次生灾害,形成灾害链网,虽然变形监测、遥感等技术可用于获取地物位置、属性信息,但由于地质环境灾害成灾的复杂性以及传统单一监测预测技术手段的局限性,目前难以对地质灾害进行准确预报预测;③应整合已有的各类变形监测、遥感、传感器、工程检测等技术构建“空—天—建—地—井—人”监测技术体系,融合多源地质环境数据探明矿区物理环境场。在上述分析的基础上,基于多学科交叉视角对矿区地质环境灾害的未来研究方向进行了展望。认为后续研究重点在于:①完善多源数据标准化工作,加强数据安全共享,构建地质环境保护“知识库”;②依托AI辅助和地质环境保护“知识库”,研究矿区多灾耦合机理,明确致灾关键因素,构建灾害链网;③基于灾害链网加强跨学科研究,融合多源数据—模型形成“透明地质条件—矿山开采设计—采动损害/物理场分布特征评价—工程安全预测评价/生态过程预测评价—工程加固维修/生态环境修复”全过程工作机制。分析结果有助于进一步梳理矿区多灾耦合问题的研究思路,对于地质环境灾害综合保护和治理具有较好的参考意义。