Surface Movement Regularity of Super-Wide Mining Face With Top-Coal Caving

No.4326 super-wide panel of Wangzhuang Coal Mine ( in which the fully-mechanized top-coal caving longwall mining method was used) was monitored for dynamic characteristic of surface movement. The dynamic surface movement in and after mining was predicted by using the Mining Subsidence Prediction System. The results indicate that after mining, the surface above the super-wide panel reaches a state of full subsidence, making the No.309 national highway above the panel be located on the flat bottom of the subsidence basin so that the influence of mining activity in both sides of 4326 panel on the national highway is the smallest.

FUZZY MODELS FOR ESTIMATION OF SURFACE GROUND SUBSIDENCE

In this paper,the mathematical theory of fuzzy probability is used for theproblems of rock mass mechanics due to excavation,especially mining.A mathematicalmodel is developed for the movement and deformation of rock mass on the basis of theassumption that the displacement and deformation of rock mass is a fuzzy event,and fromthis model theoretical formulas are derived for calculating the displacement of rock massdue to excavationThe theories of both the two-and three-dimensional problems are developed and appliedto the analysis of engineering problems in excavation.The agreement of the theoreticalresults with the field measurements shows that our model is satisfactory and the formulaeobtained are valid and thus can be effectively used for predicting the displacements anddeformations and the safety evaluation of the buildings on the ground surface.

程潮铁矿东区地下采矿引起地表沉降和岩层移动初探

以大量的现场实测资料为基础,分析了程潮铁矿东区地下采矿引起的地表沉降和岩层移动规律。东区现有地表下沉属于不连续下沉,岩层破坏主要是缓慢型破坏。当矿体开采深度与回采累计垂直高度的比值大于17时,岩层移动不会波及到地表;当矿体开采深度与回采累计垂直高度的比值小于17时,分三种情形考虑。

复杂地质条件下矿山地下开采地表变形规律的研究

地质条件是矿山开采岩层移动的基础,复杂的地质条件常使得地表移动角、沉陷角预测不准,导致灾难性后果。以典型复杂地质矿山程潮铁矿东区为例,以多年地表变形监测结果为依据,对在其特殊地质条件下地表变形和岩层移动的机制进行了分析研究。结果表明,地下采矿是矿区岩体破坏的直接诱因,地下水产生的静水压力和动水压力强化了岩体的变形与破坏;矿区岩体中断层、节理等特殊地质结构是岩体破坏的基础;构造应力场的存在是围岩向采空区产生较大移动变形的主要影响因素;在采矿之初,地表塌陷主要是由地下水疏干引起的;地表大规模塌陷形成以后,地下采空区的扩大是引起地表塌陷的主要原因,但矿区特殊的地质条件对地表塌陷范围的扩展速度有重要影响。

受断层影响地表移动规律的研究

在建立了地表移动观测站及现场观测的基础上,对云盖山煤矿地表移动观测站观测资料进行系统的计算和分析,得出了该区域地质采矿条件下地表移动变形规律及有关参数。并研究分析了该区域在断层影响下地表移动和变形规律的特殊性及其形成原因。为本矿区及类似条件下“三下”采煤技术的研究提供了可靠的理论依据。

厚黄土层煤层开采沉陷规律研究

为了解黄土层对开采沉陷规律的影响,结合彬长矿区厚黄土层的采矿地质条件,基于分层传递理论,采用分阶段求解的方法,对地表沉陷的概率积分公式进行了修正,从土层对基岩的加载角度给出了厚黄土的定义。以大佛寺煤矿的地层条件为模型,通过物理材料相似模拟和FLAC3D数值模拟的方法,得到了彬长矿区的矿井开采地表移动的主要参数,并利用分阶段求解的方法,计算了该矿区亭南煤矿的地表移动等参数,利用地表移动参数设计了亭南煤矿建筑物群下宽条带开采的方案。结果表明:采用地表沉陷分段求解的方法预测厚黄土覆盖层地表沉陷是有效的。

厚煤层综放开采地表下沉速度观测研究

为了取得厚煤层综放开采地表下沉速度等参数,通过建立地表移动观测站,对厚煤层综放开采引起的地表沉陷情况进行了观测,分析了厚煤层综放开采条件下地表下沉特征,得出了地表下沉系数为0.91;起动距50~60 m,为采深的1/5~1/6;超前影响距为183 m。在此基础上,得出了地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角分别为51 mm/d和76.3~78.3°,表明该区域厚煤层综放开采条件下地表移动剧烈、地表下沉速度快、起动距偏小等特点。

五星水库下采煤的安全性分析

水体下安全采煤问题是煤矿企业面临的技术难题之一。针对郑煤集团芦沟煤矿32采区的煤层覆存、地质构造、水文地质、采煤方法等具体地质采矿条件及地表五星水库的现状,在计算防水安全煤岩柱尺寸的基础上,结合地表移动和变形预计,对五星水库下开采的安全性进行了分析。经过计算分析认为:五星水库下进行煤层全采是安全可行的。目前,首采的32101工作面采后是安全的,从而验证了此计算分析是科学、可靠的。

浅埋煤层综采工作面地表移动规律研究

为了控制煤层开采对东胜地区脆弱的生态系统的破坏,获得该地区综采工作面地表移动变形规律,采用在综采工作面上方建立地表移动观测站的方法,经过多次观测获得数据并进行处理分析,结果表明:地表刚开始移动就表现出突然性、剧烈性的特点,下沉值急剧增大,并很快达到最大值,达到充分采动;工作面停采后,地表短时间内达到稳定状态。在开切眼附近煤柱侧50 m、采空区侧100m为集中变形区域,该区域内地表变形值超过建筑物I级损坏标准。概率积分法预计参数取值为下沉系数0.71,水平移动系数0.40,左拐点偏移系数0.07,右拐点偏移系数0.37。

地下开采引起地表沉陷的数值模拟

地下开采引起的岩层移动和地表沉陷是一个非常严重的地下工程问题。为实现矿山的安全开采,必须对地下开采引起的上覆岩层的移动规律及其对地表移动的影响进行研究。文中以石人沟铁矿为研究对象,运用FLAC软件,采用数值模拟的方法,对石人沟铁矿地表沉陷数学模型的开采过程进行分步开挖模拟,并总结出了地下开采引起的上覆岩层和地表的移动规律,给出了不同开采阶段的地表动态移动曲线。

地下开采地表下沉分析的粘弹性力学模型

针对地下工程开挖引起的地表下沉问题,根据岩石流变学理论,给出地表下沉预计分析的粘弹性力学理论模型,并对工程实例进行了计算分析。将理论分析结果与现场工程实测资料对比,二者吻合较好,表明本文提出的方法可用于分析地下开采地表下沉问题。

地下采矿引起地表塌陷机理研究

根据赤峰红岭铅锌矿的地质资料,利用颗粒流程序PFC2D建立了红岭铅锌矿的二维离散元模型,模拟矿体的开挖过程;并通过分析开采过程中的应力和位移演化规律,揭示矿山地表塌陷区的形成机理。模拟结果表明:矿山地表发生塌陷的主要原因是矿区较大水平构造应力的释放,以及采空区未及时回填而使上盘形成悬臂结构;塌陷废石回填了部分采空区,并在一定程度上限制了围岩的水平变形;地表位移的缓慢变形阶段和加速变形阶段的拐点表示围岩塌陷的开始,可作为预测地表塌陷的指标。

房柱采空区下回采工作面覆岩运动规律研究

基于西部矿区某矿浅埋煤层采空区下开采条件,应用KJ768微震监测系统,分析了采场覆岩破裂特征,探讨了房柱采空区下上覆岩层运动规律,进行了上覆岩层大范围沉降运动预测研究与实践。结果表明:随工作面推进,微震事件表现为动态发展特征,微震事件超前工作面200 m左右分布,采空区顶板及下部工作面顶板岩层都有微震事件分布,根据多次顶板运动情况,依据确定的微震预警指标,进行了房柱采空区下工作面覆岩层运动的预测研究与实践。基于该研究成果,该矿有针对性地采取了降低工作面推进速度、合理控制采高等措施,确保了工作面安全生产。

程潮铁矿井区变形监测分析及处置建议

程潮铁矿东主井和西风井区相继出现地表裂缝和井筒开裂现象,且地表裂缝范围在不断扩大,已经对东主井和西风井的结构安全构成威胁。为此,主要依据井筒开裂和地表裂缝的现场调查以及在变形监测的基础上,对井筒结构及地基变形开裂的岩体力学机理进行分析,探讨了东主井和西风井井区地表变形和井筒开裂的成因,得出地下水疏干和地下采矿是引起地表变形和地面塌陷现象的直接原因,而矿区工程地质构造和水文地质条件等对地表变形特征产生影响,并提出了相应的减缓井区地表变形的措施。

基于数值积分法的地下开采地表变形预测算法

为降低地表变形中竖向位移与水平位移的预测误差,提出基于数值积分法的地下开采地表变形预测算法。根据数值积分法的基本原理,计算地表下沉值、倾斜状况、剪切值、曲率以及竖向位移与水平位移,并依据该算法旋转调整坐标系,同时调整拐点中存在的偏距问题,使理论坐标系旋转为现实开采中的坐标系。结合计算得到的地表变形参数,采用剖面线填充算法分割地表变形作业面,并将分割后的作业面转化为一系列的小矩形,通过叠加小矩形的形式,实现地表变形的预测。经实验验证:上述算法预测地表下沉值、曲率值与倾斜值均与实际结果较为接近,且对不同开采深度与开采宽度的地表水平位移、地表竖向位移预测结果与实际值十分接近,未出现较大误差。

西山煤矿设立地表岩移观测站的研究探讨

为了进一步研究重复采动对地表建筑物的影响规律,得出合理的岩移参数,保证留设煤柱的合理性,本文通过在西山某矿建立岩层与地表移动观测站,对该矿下组煤进行了观测,并对观测数据进行处理、分析,研究了地表下沉及水平移动的规律,根据矿区内实际地形及开采条件,得出了该矿区开采时地表移动的规律,可指导该矿区进行"三下"开采和保护煤柱的留设。

离石矿区开采沉陷规律及开采沉陷治理研究

通过对矿区地质条件及地形地貌的综述,研究了矿区地表移动观测站布置、地表移动与变形动态分布特征以及地表移动规律,结果表明:该区地表沉陷规律基本符合山区地表移动规律。

矿区地面沉降预计方法与应用前景分析

地下矿产资源开采引起的地面沉降是世界上各矿产资源大国共同面临的一种严重环境问题,我国也不例外。随着世界范围内矿产资源消耗量的急剧增长,这种问题将日益突出。为了尽可能减轻由地下矿产开采引起的地面沉降,对地面基础设施的损害与自然环境的破坏,对地面沉降进行精确预计显得尤为重要。本文首先对国内外地下矿产开采引起的地面沉降主要预计方法的特点及适应性,进行了系统地分析与总结。在此基础上,作者依据各自的适应性,将地面沉降预计方法分为两大类:(1)对地面沉降空间分布规律的预计;(2)对地面沉降时间变化规律的预计。进而,提出了未来地面沉降预计中切实可行的研究方法与内容,主要包括:(1)对具体地质采矿条件下地面沉降规律的预计研究;(2)对地面沉降预计的时空统一问题的研究;(3)地面沉降预计与实地监测的一体化的研究。最后,作者分析了地下矿产开采引起的地面沉降预计前景。