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我国“三下”采煤技术体系与工程实践 被引量：4
1
作者 郭文兵 胡玉杭 +3 位作者 胡超群 李龙翔 吴东涛 葛志博 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期19-38,共20页
我国“三下”(建筑物、水体、铁路等线性构筑物下)煤炭资源丰富,开展“三下”采煤技术研究、解放“三下”压煤对提高煤炭资源采出率、优化井下采掘布局、延长矿井服务年限等具有重要意义。总结了我国“三下”压煤开采技术以及建(构)筑... 我国“三下”(建筑物、水体、铁路等线性构筑物下)煤炭资源丰富,开展“三下”采煤技术研究、解放“三下”压煤对提高煤炭资源采出率、优化井下采掘布局、延长矿井服务年限等具有重要意义。总结了我国“三下”压煤开采技术以及建(构)筑物保护技术,包括部分开采、充填开采、协调开采、覆岩离层注浆技术以及地面保护、维修加固技术,并分析了各种“三下”采煤技术的优缺点和适用条件等。提出“三下”压煤开采造成建(构)筑物损害的源头是煤炭地下开采引起的覆岩破坏与地表移动,控制地表沉陷、研究地表移动变形规律是建(构)筑物下采煤的关键,减少覆岩破坏、准确预测覆岩破坏高度是水体(覆岩含水层)下安全采煤技术的关键。从经验公式、理论计算、现场实测等方面综合分析了“三下”采煤覆岩破坏与地表移动规律、地表移动变形预测、地面建筑物保护技术等。研究认为高效率、低成本、全固废、智能化覆岩离层注浆和充填开采、地下水原位保护等源头减沉控损技术将是我国未来“三下”开采技术的发展方向,并建立覆岩与地表移动变形的“天−空−地−井”一体化监测、预警机制,加强“三下”采煤工艺、全固废材料、技术与装备水平的提升,科学构建并不断完善绿色低碳、智能、安全高效的“三下”采煤技术体系。 展开更多
关键词 “三下”采煤 岩层移动 地表沉陷 采动损害与保护 覆岩离层注浆
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采空沉陷作用下桃坪隧道结构损伤演化及治理对策
2
作者 陈霄汉 《中国铁路》 北大核心 2025年第2期44-53,共10页
为探明不同采空沉陷作用下隧道结构损伤的演化规律,制定针对性的治理措施。根据桃坪隧道周边采空区的类型和分布情况,通过IN-SAR技术对柱式和壁式采空区地表移动变形进行监测,分析不同类型采空沉陷的地表变形特征。建立隧道结构损伤评... 为探明不同采空沉陷作用下隧道结构损伤的演化规律,制定针对性的治理措施。根据桃坪隧道周边采空区的类型和分布情况,通过IN-SAR技术对柱式和壁式采空区地表移动变形进行监测,分析不同类型采空沉陷的地表变形特征。建立隧道结构损伤评价指标量化表征隧道衬砌结构损伤和发展程度,分析不同类型采空沉陷作用下的地表变形特征与隧道结构损伤的演化规律的关系。通过分析,柱式采空区将在煤矿开采后数十年内产生持续不断的地表沉降位移并长期影响隧道结构安全,壁式采空区在采动后短时间内产生较大的地表沉降位移,在一定时间后采空沉陷作用明显降低,隧道结构损伤不再发展。因此,对于已产生病害的既有隧道,壁式采空区可在变形放缓后采取定向注浆等治理措施,并根据隧道结构损伤评价指标分级开展隧道整治工作。对于新建铁路工程,柱式采空区应坚持以绕避为主的设计理念,壁式采空区可以根据治理后的效果评价,以新建隧道方式通过壁式采空区,降低线路因绕避采空区增加的长度,节省工程建设投资。 展开更多
关键词 侯月铁路 桃坪隧道 采空沉陷 地表移动变形 结构损伤
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巨厚松散层与不等厚基岩下开采覆岩结构运动演化规律
3
作者 孟祥军 李友 +6 位作者 张广超 郭林峰 李伟清 申世豹 陈淼 周广磊 吕凯 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第6期111-125,共15页
针对巨厚松散层与不等厚基岩下覆岩结构运动演化机理及破坏规律不明晰的问题,以某矿3301工作面为工程背景,采用物理模拟、数值模拟及理论分析等研究方法,揭示了巨厚松散层与不等厚基岩条件下的覆岩运动演化过程、垮落充填特征及联动破... 针对巨厚松散层与不等厚基岩下覆岩结构运动演化机理及破坏规律不明晰的问题,以某矿3301工作面为工程背景,采用物理模拟、数值模拟及理论分析等研究方法,揭示了巨厚松散层与不等厚基岩条件下的覆岩运动演化过程、垮落充填特征及联动破坏机理,建立了考虑巨厚松散层与不等厚基岩联动演化效应的覆岩运移模型和迹线估算方程。研究结果表明:①基岩厚度由薄到中厚再到正常厚度时,破坏边界形态演化过程为“对称梯形”→“不对称类梯形”→“半马鞍形”;松散层运移在不等厚基岩控制下呈现出“对称漏斗”→“倾斜漏斗”→“斜底漏斗”动态变化。②薄基岩以塑性破坏为主,垮落后无规则充填采空区且碎胀效应不明显,松散层运移活跃期长,导致地表下沉较大;中厚基岩介于塑性破坏和块式破断之间,能短暂形成不稳定结构,对松散层运移起一定的支撑和限制作用;正常厚度基岩发生“梁式”破断,覆岩形成稳定的“铰接、悬臂”结构,巨厚松散层能给下方裂隙或垮落的基岩造成更大压应力,从而导致垮落带、裂隙带等较常规地层条件更加发育。③以3301工作面为实例,估算了不同开采阶段的覆岩破坏迹线,计算出地表沉降范围为1551.46m,与实测值相比,误差为7.6%。④提出了限高或充填开采、巷道注浆加固、提高巷道支护体的让压能力及增强支护系统的兼容性等控制对策。 展开更多
关键词 地表沉陷 巨厚松散层 不等厚基岩 覆岩运动 物理模拟
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深部开采地表移动延续时间预测模型及其参数分析 被引量：5
4
作者 张亮亮 程桦 +1 位作者 姚直书 王晓健 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期577-587,共11页
基于改进Knothe时间模型,根据地表移动延续时间定义,建立能够综合考虑采高、平均采深、松散层厚度、基岩层厚度和开采速度等因素的深部开采地表移动延续时间理论预测模型,并根据概率积分法给出了模型参数确定方法。采用24个深部工作面... 基于改进Knothe时间模型,根据地表移动延续时间定义,建立能够综合考虑采高、平均采深、松散层厚度、基岩层厚度和开采速度等因素的深部开采地表移动延续时间理论预测模型,并根据概率积分法给出了模型参数确定方法。采用24个深部工作面开采地表移动延续时间监测数据对预测模型的合理性和精确性进行验证。结果表明:地表移动延续时间模型预测结果与24个工作面监测结果基本吻合,两者平均绝对误差仅38 d,均方根误差仅为47 d,平均绝对误差百分比仅为9%,远小于现有3种经验模型的预测误差,验证了地表移动延续时间预测模型的精确性;地表移动延续时间受采高、平均采深、松散层厚度、基岩层厚度和开采速度的影响,随采高的增加而非线性增加,随平均采深、松散层厚度、基岩层厚度的增加而线性增加,但随开采速度的增加而非线性减小。该研究可为深部开采地表移动变形稳定性评估和科学制定开采计划提供理论指导。 展开更多
关键词 地表移动延续时间 改进Knothe时间模型 预测 动态沉降 开采速度
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金属矿急倾斜矿体开采地表移动范围理论分析初探 被引量：2
5
作者 马凯 杨天鸿 +7 位作者 赵永 刘洪磊 董鑫 高源 刘一龙 李金多 何荣兴 侯俊旭 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期1-11,共11页
为揭示金属矿急倾斜矿体开采地表移动规律,有效预测地表移动范围,以弓长岭铁矿急倾斜矿体开采上盘地表移动为例,考虑地形、废石回填、采深3个因素,建立了用于计算地表主应力分布与易开裂范围的力学模型。基于力学模型,将移动角与地表易... 为揭示金属矿急倾斜矿体开采地表移动规律,有效预测地表移动范围,以弓长岭铁矿急倾斜矿体开采上盘地表移动为例,考虑地形、废石回填、采深3个因素,建立了用于计算地表主应力分布与易开裂范围的力学模型。基于力学模型,将移动角与地表易开裂范围建立了力学联系,并对移动角进行了补充定义:由最深部开采层边缘向地表作直线,位移为0且使地表开裂范围最大的直线即为移动边界线,移动边界线与水平方向的夹角即为移动角。提出了借助力学模型计算移动角的试算法:预设不同的移动角,由力学模型计算得到的地表最大易开裂范围所对应的预设移动角即为真实移动角。在得到真实移动角后,由力学模型可确定地表易开裂范围与深度。同时,借助极限平衡原理将地表易开裂范围与块体滑移建立了力学联系,提出了地表潜在陷落范围的计算方法:对地表易开裂区内不同开裂点对应的潜在滑移块体列极限平衡方程,依次判别块体是否会发生剪切滑移,可确定地表潜在陷落范围。经计算,弓长岭铁矿下盘含铁带地下开采对上盘地表的移动角为60°,上盘地表具有初次滑移风险的位置距离初采位置的水平距离为130 m,潜在滑移角为55°。根据弓长岭铁矿露天与地下联合开采的现场经验,利用废石及时对地下采空区进行密实回填,并通过优化联合开采时空顺序与开采强度可有效控制地表移动,实现露天与地下安全联合开采。 展开更多
关键词 金属矿 急倾斜矿体 地表移动 移动角 力学模型 极限平衡
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高强度重复开采覆岩与地表移动机理 被引量：2
6
作者 张传宝 蔡来良 +3 位作者 王巍 柴华彬 邹友峰 张文志 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第7期173-180,共8页
为了给神东等大型煤炭生产基地生态修复和“三下”开采提供理论和技术支持,以实测方式为基础,深入研究了高强度重复开采地表移动特征和机理。分别对老采空区下开采、工作面隔离煤柱下开采、跨老采空区和隔离煤柱下开采这3种工况布设地... 为了给神东等大型煤炭生产基地生态修复和“三下”开采提供理论和技术支持,以实测方式为基础,深入研究了高强度重复开采地表移动特征和机理。分别对老采空区下开采、工作面隔离煤柱下开采、跨老采空区和隔离煤柱下开采这3种工况布设地表移动观测线,开展快速密集监测,采集了丰富的地表移动数据。结合井下推进过程,通过数据分析,获得了不同时期下沉和水平移动值,绘制了地表移动曲线时序图。研究表明:隔离煤柱对地表下沉的发展过程具有阻碍性、带动性和活化性等特征,水平移动方向对井下推进方向具有追随性等现象。据此建立了高强度重复采动条件下形成的块体岩层结构模型,分析了块状岩体在井下推进过程中平衡—旋转平移—再平衡的运动过程,揭示了地表移动实测曲线形态背后的岩层移动机理。研究成果可为该矿区或类似矿区开采沉陷预计模型建立和生态环境修复治理提供参考。 展开更多
关键词 开采沉陷 重复开采 煤柱 地表移动特征 块体岩层结构
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煤层开采地表移动初始期、活跃期和衰退期延续时间预测模型研究 被引量：1
7
作者 张亮亮 程桦 +1 位作者 姚直书 王晓健 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期530-541,共12页
煤层开采地表移动初始期、活跃期和衰退期延续时间是评价地表稳定状态的关键指标,针对目前地表移动初始期、活跃期和衰退期延续时间理论预测模型匮乏问题,在改进Knothe时间模型基础上,根据地表移动初始期、活跃期和衰退期的划分依据,建... 煤层开采地表移动初始期、活跃期和衰退期延续时间是评价地表稳定状态的关键指标,针对目前地表移动初始期、活跃期和衰退期延续时间理论预测模型匮乏问题,在改进Knothe时间模型基础上,根据地表移动初始期、活跃期和衰退期的划分依据,建立仅含一个模型参数,且能够综合考虑平均采深、工作面开采速度、煤层采高、松散层厚度、基岩层厚度等参数影响的地表移动初始期、活跃期和衰退期延续时间理论预测模型。采用15个矿区工作面开采地表移动延续时间监测数据对理论预测模型的合理性和精确性进行验证。结果表明:地表移动初始期、活跃期和衰退期延续时间模型预测结果与15个矿区监测结果基本吻合,最小误差分别仅为0、1、0d,平均误差分别仅为13.7、12.7、18.5d,验证了预测模型的合理性和精确性。地表移动初始期、活跃期、衰退期和整个地表移动延续时间均随煤层开采速度的增加而非线性减小,随平均采深、松散层厚度、基岩层厚度的增加而线性增加;地表移动初始期和衰退期延续时间随采高的增加而非线性减小,活跃期和整个地表移动延续时间随采高的增加而非线性增加。煤层开采速度、平均采深、采高、松散层厚度、基岩层厚度主要影响地表移动活跃期和整个地表移动延续时间,对初始期和衰退期延续时间影响较小。研究可为煤层开采地表初始期、活跃期和衰退期延续时间预测提供一定的借鉴和参考。 展开更多
关键词 开采沉陷 地表移动延续时间 初始期 活跃期 衰退期 Knothe时间模型
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基于地表沉陷实测数据的覆岩内部移动变形预计方法 被引量：2
8
作者 何昌春 赵鹏 +2 位作者 荣耀 王天源 夏海强 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第22期9309-9315,共7页
覆岩内部移动变形实测数据少、预计难度大、可靠性低。基于几何相似特征构建了依据地表沉陷实测数据预计覆岩内部移动变形的方法,该方法考虑了煤矿开采后覆岩移动变形导致的膨胀压缩。研究表明:预计离地表较近覆岩内部的移动变形时,可... 覆岩内部移动变形实测数据少、预计难度大、可靠性低。基于几何相似特征构建了依据地表沉陷实测数据预计覆岩内部移动变形的方法,该方法考虑了煤矿开采后覆岩移动变形导致的膨胀压缩。研究表明:预计离地表较近覆岩内部的移动变形时,可以不考虑覆岩的膨胀压缩,而预计离开采煤层较近覆岩内部的移动变形时,需要考虑覆岩的膨胀压缩;在开采边界附近,预计覆岩内部的移动变形可以不考虑膨胀压缩,而在开采中心附近则需要考虑膨胀压缩。研究结果有助于煤矿绿色安全开采。 展开更多
关键词 地表沉陷 覆岩 移动变形 关键层 膨胀
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巨厚弱胶结覆岩深部开采大能量事件与地表沉陷关系研究 被引量：2
9
作者 郑灿广 孙兢超 +4 位作者 汪铁宁 郭广礼 胡勇华 李怀展 刘峰建 《中国矿业》 北大核心 2024年第3期100-112,84,85,共15页
陕蒙矿区是我国重要的煤矿开采基地,区域侏罗系煤层覆岩中普遍存在巨厚弱胶结覆岩,虽然覆岩岩性总体呈中硬偏软弱,但实测地表下沉相对较小,且伴随频繁的大能量事件发生,给工作面安全高效开采带来了较大安全隐患。为研究巨厚弱胶结覆岩... 陕蒙矿区是我国重要的煤矿开采基地,区域侏罗系煤层覆岩中普遍存在巨厚弱胶结覆岩,虽然覆岩岩性总体呈中硬偏软弱,但实测地表下沉相对较小,且伴随频繁的大能量事件发生,给工作面安全高效开采带来了较大安全隐患。为研究巨厚弱胶结覆岩深部开采大能量事件与地表沉陷的关系,对石拉乌素煤矿1203工作面与1208工作面进行了地表沉陷实测与矿震资料分析,获得了该地区地表移动变形规律和矿震数据,通过对比分析研究发现:巨厚弱胶结覆岩地表移动变形下沉分布集中,最大下沉处均位于工作面中部偏向已采工作面侧,整体地表下沉盆地形态及下沉增加过程与中东部相似,但在未达到充分采动时,西部巨厚弱胶结矿区地表下沉值相比中东部明显偏小;巨厚弱胶结矿区煤层回采过程中均存在微震事件的活跃期,该阶段微震事件的能量和次数较高,同时伴随着105 J≤E的大能量事件发生,105 J≤E的矿震事件虽然频次较低,但在能量释放上占据重要地位;弱胶结矿区地表沉陷与能量事件之间存在着关联性,随着工作面的推进,最大下沉值突变往往伴随着大能量事件的发生。 展开更多
关键词 弱胶结覆岩 深部开采 地表沉陷 岩层移动 矿震
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基于改进Knothe时间函数的地表动态移动变形预测模型研究
10
作者 张仲杰 陈振南 +3 位作者 刘江斌 马子韬 闫伟涛 陈俊杰 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第6期82-89,共8页
目的为进一步探究地表动态移动变形特征,加深认识矿山开采沉陷基本规律,更好地服务于矿山安全绿色生产,方法针对原Knothe时间函数模型表达地表下沉及其速度变化规律的缺陷,基于矿山开采过程中地表下沉盆地动态形成机理,分析时间函数参数... 目的为进一步探究地表动态移动变形特征,加深认识矿山开采沉陷基本规律,更好地服务于矿山安全绿色生产,方法针对原Knothe时间函数模型表达地表下沉及其速度变化规律的缺陷,基于矿山开采过程中地表下沉盆地动态形成机理,分析时间函数参数c对地表下沉量、下沉速度和下沉加速度影响规律;以地表下沉速度达到最大值时刻,将地表动态移动变形分为两个阶段,进一步改进Knothe时间函数模型,在此基础上,建立地表动态下沉、倾斜、曲率移动变形预测模型,并以某矿2201开采工作面为例,进行地表动态移动变形预测和精度分析。结果结果表明:改进后的Knothe时间函数形态与矿山开采沉陷地表动态移动变形一致,可以较好地描述采动地表“稳定→变化→稳定”全过程动态演化特征;参数c是该函数模型的重要参数,与覆岩力学性质、开采条件和开采速度等地质采矿条件有关,对描述地表动态移动变形量较敏感,随着参数c增大,地表下沉量和下沉速度显著增大;运用改进的Knothe地表动态移动变形预测模型计算,得到的地表下沉量误差为厘米级精度,倾斜值误差在5 mm/m以内,曲率误差在0.7 mm/m2以内,其相对误差均在6.0%以内,预测结果与实测结果较吻合。结论提出的预测模型具有一定可靠性与实用性,可较准确分析地表动态移动变形全过程的规律,从而为“三下”采煤及保护煤柱留设提供参考。 展开更多
关键词 开采沉陷 Knothe时间函数 动态预测模型 地表移动变形
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我国开采沉陷学70年研究综述及技术展望 被引量：12
11
作者 孙庆先 张勇 +1 位作者 陈清通 李宏杰 《中国矿业》 北大核心 2024年第3期86-99,共14页
从覆岩破坏规律、地表移动变形规律,以及技术标准和学术专著等方面,回顾了开采沉陷学科的发展历程和取得的重要研究成果。在覆岩破坏规律方面,我国学者提出了岩体响应采动理论、关键层理论等,并总结归纳了裂隙带的形态特征和发育高度;... 从覆岩破坏规律、地表移动变形规律,以及技术标准和学术专著等方面,回顾了开采沉陷学科的发展历程和取得的重要研究成果。在覆岩破坏规律方面,我国学者提出了岩体响应采动理论、关键层理论等,并总结归纳了裂隙带的形态特征和发育高度;在地表移动变形规律方面,我国学者提出了负指数函数法、概率积分法等计算方法,尤其是概率积分法广泛应用于地表沉陷预计;在技术标准和学术专著方面,我国开展了较为系统的建设工作,几经系统修订并实施,并出版了一系列学术专著。本文归纳总结了目前开采沉陷学研究中存在的难点问题,包括围岩介质属性、概率积分法局限性、综采(综放)“两带”高度和形态、地表残余移动变形特征与规律、动态地表移动变形特征和计算方法、地表观测站观测频率、相关规程对同一事项的技术要求不一致的问题。提出了学科今后研究工作的发展方向及建议,包括以覆岩运动全过程可视化为主要手段揭示开采沉陷的本质机理、以空间信息技术为主要手段完成数据的采集与处理。研究认为,只有认识到“采场矿压-岩层移动-开采沉陷”是一个有机统一的整体,才能准确地理解和描述开采沉陷。在不断继续补充完善已有研究成果的同时,有必要以新理论和新思想审视开采沉陷学,以新技术和新方法研究开采沉陷学,不断推动学科的深入发展。 展开更多
关键词 开采沉陷 覆岩破坏规律 地表移动变形规律 概率积分法 关键层理论
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三贵口铅锌矿矿柱回收对地表沉陷影响研究 被引量：2
12
作者 王长军 卢磊芬 +3 位作者 秦仕文 李辉 温嘉明 王新龙 《中国矿业》 北大核心 2024年第3期168-176,共9页
针对乌拉特后旗紫金三贵口铅锌矿现场工程地质条件、矿柱形态及分布,以及现存采空区整体稳定性评价结果,采场内遗留的部分矿柱具备回收条件。为明确630 m及以上中段矿柱回收对地表变形产生的影响,对地表沉陷规律和岩层移动范围进行预测... 针对乌拉特后旗紫金三贵口铅锌矿现场工程地质条件、矿柱形态及分布,以及现存采空区整体稳定性评价结果,采场内遗留的部分矿柱具备回收条件。为明确630 m及以上中段矿柱回收对地表变形产生的影响,对地表沉陷规律和岩层移动范围进行预测分析,并评价相关采矿活动可能产生的影响。本文研究了基于随机介质理论的概率积分法对矿柱回收地表移动及沉陷进行理论计算分析,采用三维采空区扫描建立精细化的采空区和矿柱模型,并利用FLAC3D数值模拟软件系统研究矿柱回收对地表沉陷的影响。研究结果表明,回采安全等级为I级的矿柱回收方案,理论计算和数值模拟结果中的地表最大下沉量和水平移动值基本一致,且二者所确定的地表影响范围和沉陷分布规律也基本一致,主要集中在矿柱及采空区密集区域;同时,地表最大倾斜远小于1 mm/m、最大曲率远小于0.05 mm/m^(2)、最大水平变形远小于1 mm/m,表明矿柱回采后地表变形沉陷处于安全范围之内,不会因矿柱回收产生较大的地表变形沉陷而造成地表塌陷等灾害,研究结果为矿山后续开采提供了理论支撑。 展开更多
关键词 矿柱回收 地表沉陷 岩层移动范围 概率积分法理论计算 FLAC3D数值模拟
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矿区大采高综采覆岩“两带”发育特征研究 被引量：2
13
作者 程强 崔海平 +1 位作者 赵小军 贾冬冬 《中国矿业》 北大核心 2024年第S02期279-282,共4页
本文针对店坪煤矿9-204工作面开展了覆岩“两带”探测研究。采用电阻率动态监测法、双端封堵分段注水观测法和覆岩破坏电阻率动态监测法对9-204工作面顶板冒落带和导水裂隙带发育情况进行了综合探测,分析了三种方法的探测结果。基于概... 本文针对店坪煤矿9-204工作面开展了覆岩“两带”探测研究。采用电阻率动态监测法、双端封堵分段注水观测法和覆岩破坏电阻率动态监测法对9-204工作面顶板冒落带和导水裂隙带发育情况进行了综合探测,分析了三种方法的探测结果。基于概率积分法,讨论了大采高开采条件下地表沉陷特征与“两带”发育高度的关系。结合9-201工作面地质条件,设计了地表岩移观测站布设方案。本文研究结果可为矿区后续采高提升后采动预测与地表保护提供借鉴。 展开更多
关键词 大采高 覆岩“两带” 地表沉陷 概率积分法 岩移观测
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矿山覆岩移动特征与安全开采深度 被引量：35
14
作者 李铀 白世伟 +1 位作者 杨春和 袁丛华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期27-32,共6页
对采矿引起的矿山覆岩移动特征研究成果及工程实践进行了总结,以此为基础,就受众多因素制约的重要问题—矿山安全开采深度问题形成了几点认识与建议。
关键词 覆岩移动 地表移动 地面沉陷 安全开采深度
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论地表移动过程的时间函数 被引量：88
15
作者 崔希民 缪协兴 +1 位作者 赵英利 金日平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期453-456,共4页
以Ｋｎｏｔｈｅ 时间函数为基础， 探讨了时间影响系数的确定方法， 分析了Ｋｎｏｔｈｅ 时间函数的理论局限性， 给出了符合实际的时间函数分布形态， 基于时间函数建立了地下开采引起的地表移动动态过程的计算方法． 研究结果表明， ... 以Ｋｎｏｔｈｅ 时间函数为基础， 探讨了时间影响系数的确定方法， 分析了Ｋｎｏｔｈｅ 时间函数的理论局限性， 给出了符合实际的时间函数分布形态， 基于时间函数建立了地下开采引起的地表移动动态过程的计算方法． 研究结果表明， 该方法能反映地表移动的动态特征， 解释某些采动现象， 对指导开采设计和选择地面建筑物保护措施具有较大的实用价值． 展开更多
关键词 开采沉陷 时间函数 地表移动过程 煤田
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关键层运动监测及岩移5阶段规律——以红庆河煤矿为例 被引量：44
16
作者 鞠金峰 许家林 +6 位作者 刘阳军 马祥 王晓振 王业征 刘乐 谢建林 赵富强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期611-622,共12页
煤炭开采引起的岩移规律一直是采矿领域难解的“黑箱”问题,研究揭示其内部作用机制与演变过程是科学解决采矿工程系列问题的理论基础。基于岩层控制的关键层理论,采用地面钻孔原位监测方法,开展了红庆河煤矿深井特大采高开采条件下覆... 煤炭开采引起的岩移规律一直是采矿领域难解的“黑箱”问题,研究揭示其内部作用机制与演变过程是科学解决采矿工程系列问题的理论基础。基于岩层控制的关键层理论,采用地面钻孔原位监测方法,开展了红庆河煤矿深井特大采高开采条件下覆岩内部移动规律的实测与反演研究。结果表明,覆岩由下向上逐步运移发展的过程呈现5阶段典型分区特征,分别为覆岩超前受压变形阶段、逐层向上断裂运移阶段、覆岩整体快速沉降阶段、上位岩层向下压实阶段以及覆岩整体稳沉阶段。依据5阶段岩移特征,拟合形成了覆岩超前运移的“类指数”岩移边界线,对应井上下超前影响范围分别为地表的340 m以及煤层的99 m;推演得到了关键层逐层向上断裂发展的83°断裂延伸角,对应320 m埋深以下关键层发生超前断裂、以上为滞后断裂。同时,对覆岩“横三区”的具体分布进行了划分;沿走向推进剖面,“类指数”岩移边界线与关键层断裂线之间的区域为超前变形区(煤壁支撑区),对应于岩移阶段1;关键层断裂线之后、直至井上下分别滞后工作面煤壁410和190 m的区域为离层区,对应于岩移阶段2~4;再后方的采空区为重新压实区,对应于岩移阶段5。覆岩关键层运动表现出对地表沉陷的显著控制作用,随着其逐层向上断裂运移,地表沉陷活跃度不断攀升,在主关键层结束其正向回转并开始反向回转时,地表沉陷开始进入峰值状态,且这种峰值的持续对应于覆岩整体的快速沉降;当上位岩层逐步压实下位岩层时,地表沉陷活跃度开始降低;直至主关键层运移稳定,地表沉陷活跃期结束、开始进入衰退期;表明地表沉陷盆地的最终形态直接受控于主关键层的运移状态。 展开更多
关键词 岩层移动 钻孔原位监测 关键层 分区运移 岩移边界 地表沉降
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固体充填采煤充实率设计与控制理论研究 被引量：56
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作者 张强 张吉雄 +2 位作者 巨峰 李猛 耿佃凯 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期64-71,共8页
根据固体充填采煤密实充填体的不同充实率决定不同岩层移动控制效果及"等价采高"预计地表沉陷的原理,提出固体充填充实率设计的理论依据,定性分析影响充实率的主控因素,并分别基于等价采高、关键充填设备、工作面推进方向、... 根据固体充填采煤密实充填体的不同充实率决定不同岩层移动控制效果及"等价采高"预计地表沉陷的原理,提出固体充填充实率设计的理论依据,定性分析影响充实率的主控因素,并分别基于等价采高、关键充填设备、工作面推进方向、固体充填材料力学特性、地质条件以及充填工艺实施等7个主控因素对充实率的不同影响机理进行理论分析,明确充实率设计的基本原理,建立不同覆岩条件及压煤类型条件下固体充填采煤充实率设计流程与方法,并提出充实率控制的基本原理及6项控制措施;结合济三矿固体充填采煤工程案例,对充实率的设计及控制理论进行了应用,充实率控制指标理论设计为88%,现场实测为90.3%。理论分析与实践表明,充填设备与地质条件对充实率的影响程度最显著,充实率的精确设计与良好控制是保证充填采煤技术成功实现岩层移动及地表沉陷控制的关键。 展开更多
关键词 固体充填采煤 充实率设计与控制 岩层控制 地表沉陷
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厚湿陷黄土层下综放开采动态地表移动特征 被引量：59
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作者 郭文兵 黄成飞 陈俊杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期38-43,共6页
通过建立地表移动观测站,对厚湿陷性黄土层下综放开采引起的地表沉陷进行了现场实测。根据观测站资料,分析研究了厚湿陷黄土层下开采动态地表移动特征及相关参数;对厚湿陷性黄土层下综放开采引起的地表裂缝特征进行了研究,提出了超前裂... 通过建立地表移动观测站,对厚湿陷性黄土层下综放开采引起的地表沉陷进行了现场实测。根据观测站资料,分析研究了厚湿陷黄土层下开采动态地表移动特征及相关参数;对厚湿陷性黄土层下综放开采引起的地表裂缝特征进行了研究,提出了超前裂缝角及超前裂缝距的概念,分析了地表出现超前裂缝、反向台阶裂缝的原因,并给出了地表裂缝角的大小;得出了起动距、超前影响角、地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角等动态地表移动参数。研究表明:厚湿陷性黄土层下综放开采具有地表移动剧烈、地表下沉速度大,地表非连续变形破坏严重、起动距偏小、裂缝角偏大等特点。 展开更多
关键词 厚湿陷性黄土层 综放开采 动态地表移动特征 地表裂缝 地表沉陷
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金属矿床开采地表破坏机理及防控方法 被引量：12
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作者 郭进平 刘晓飞 +1 位作者 王小林 胡杏保 《金属矿山》 CAS 北大核心 2014年第2期6-11,共6页
矿山的开采会使岩层发生连续的移动变形和非连续的开裂冒落,进而引起地表的下沉、塌陷等破坏。针对金属矿山开采时可能造成地表破坏的形式、成因及危害状况进行了分析,认为地表破坏的主要原因是地下开采时形成的采空区、开挖的巷道及其... 矿山的开采会使岩层发生连续的移动变形和非连续的开裂冒落,进而引起地表的下沉、塌陷等破坏。针对金属矿山开采时可能造成地表破坏的形式、成因及危害状况进行了分析,认为地表破坏的主要原因是地下开采时形成的采空区、开挖的巷道及其他地下工程所形成的地下硐室和空区,而矿区岩体中断层、节理等地质结构为岩体破坏提供了基础,爆破震动以及地下水的压力强化和发展了岩体的变形与破坏。在整理总结国内部分矿山企业控制和监测地表移动、沉降、塌陷的方法和工程实践基础上,从系统的角度提出了采空区处理、注浆减沉、塌陷区治理等综合减轻地面破坏的措施,指出地表塌陷破坏是复杂因素耦合作用的结果,需从工程类比、监控分析、数值计算等多方面进行预测预防。 展开更多
关键词 金属矿山 地表破坏 覆岩移动 地表监测
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深部开采覆岩关键层对地表沉陷的影响 被引量：59
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作者 许家林 连国明 +1 位作者 朱卫兵 钱鸣高 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期686-690,共5页
通过工程实例和数值模拟实验,就深部开采覆岩关键层对地表沉陷的影响进行了研究,结果表明,对于倾斜煤层而言,开采深度的增大意味着基岩厚度的增加,从而引起深部开采覆岩关键层层数一般多于浅部开采,深部开采覆岩主关键层位置距开采煤层... 通过工程实例和数值模拟实验,就深部开采覆岩关键层对地表沉陷的影响进行了研究,结果表明,对于倾斜煤层而言,开采深度的增大意味着基岩厚度的增加,从而引起深部开采覆岩关键层层数一般多于浅部开采,深部开采覆岩主关键层位置距开采煤层的距离一般大于浅部开采.正是由于受深部开采覆岩主关键层位置的改变和覆岩关键层层数增多的影响,导致了深部与浅部开采地表沉陷特征的差异. 展开更多
关键词 深部开采 关键层 地表沉陷 岩层移动 绿色开采
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