安家岭煤矿露井联采区沉陷状况调查及防治

以平朔安家岭煤矿露井联采区为例,通过全球定位系统(GPS)和人工调查相结合的方法,针对露井联采区排土场——人工堆置地貌的平台、边坡以及采空沉陷进行实地调查,对形成的沉陷和受损特征进行统计分析,发现下方煤层已开采完和正在开采的样带沉陷较为严重,而尚未开采的沉陷较轻,但易引发小型滑坡。最后,根据实际情况提出防治对策及建议。     

土石坝压煤开采对水库安全运行的影响

以某水库土石坝下的压煤开采工程为背景,结合其他矿区压煤开采的实测结果,应用概率积分法的数学模型进行了开采沉陷变形预计,研究了土石坝由于地下开采而引起的变形和破坏特征以及对土石坝的安全产生的影响。通过数值模拟以及水文计算的结果分析,开采沉陷变形对水库的防洪安全产生了很大的影响。     

D-InSAR技术和支持向量机算法在矿山开采沉陷监测与预计中的应用可行性研究

鉴于传统的矿山沉降监测方法精度低、效率低且稳定差等弊病,本文将D-InSAR与支持向量机算法进行有机统一,从而形成一种新的矿山沉降监测方法。首先介绍了D-InSAR技术和支持向量机算法的原理,然后对重庆某矿山的测量结果进行评价。结果表明:D-InSAR技术具有监测区域面积大、靠性高、长期稳定性好、监测精度高、可以准确反映沉陷变化的动态过程等特点,而基于SVM算法建立的沉陷预计模型具有所需样本小、预计精度高等特点。将两者结合,可实现对矿山开采过程的总体、系统把握。在实践中该方案可以实现沉陷监测和预计的一体化功能,可以应用于矿山开采沉陷监测与预计中。     

覆岩离层动态发育规律的实验研究

煤炭开采过程中,上覆岩层中有离层的产生,而且离层的发育是有一定规律的,正确掌握这一规律对合理进行离层带注浆具有重要意义。通过实测资料和理论分析得出:上覆岩层中会同时存在多个离层,当岩层移动达到拐点即最大下沉速度时,离层迅速发育。在非充分或者极非充分采动条件下,覆岩内的离层会长期存在,注浆后可有效减轻或避免由于流变效应或采区周围采动影响引起的二次沉陷问题。     

薄基岩特厚煤层综放开采相似模拟试验研究

目的薄基岩特厚煤层综放开采中许多科学问题急需研究;许多宝贵经验需要总结;煤炭开采后关键层的破断变形规律、地表移动与变形规律、工作面矿压规律与自然发火之间的关系等技术问题急需研究与探讨。方法以某煤田资源开采地质条件为背景,建立薄基岩特厚煤层综放开采相似模拟模型。结果对回采过程中工作面周期来压步距、影响范围、地表沉陷特征、基本顶破断规律等关键问题进行系统研究。结论基本顶周期垮落步距约为18cm,且呈大小交替的周期变化;随工作面推进,采空区岩层堆积角层呈周期性变化,呈阶梯状斜向采空区发展;根据关键层判定特征,初步可判定6#煤层上方7.8~21.3 m的基本顶岩层为F6203工作面的主关键层。     

邻近斜坡地基地震承载力计算新方法

研究了地震荷载作用下邻近斜坡时条形基础地基动承载力的计算方法.通过假定靠斜坡边地基潜在的滑动面为由直线、对数螺线和直线组合而成的复合滑动面,基于统一强度理论,利用拟静力和极限平衡的分析方法,得到了考虑中间主应力影响的该类型斜坡地基地震承载力的计算方法.算例计算结果表明,考虑中间主应力时该类斜坡地基静、动承载力比不考虑时要大,可分别提高17%～45%和22%～49%.同时,探讨了各计算参数对该类斜坡地基静、动承载力的影响.     

风沙区超大工作面开采对土壤及植物特性的影响

【目的】对毛乌素风沙区超大工作面开采当年和沉陷一年后的裂缝区和采空区的土壤理化性质和植物生长生理指标随时间的变化进行分析研究,为矿区生态的自我修复研究提供科学依据。【方法】通过样地调查和室内元素含量分析,并利用ANOVA方差分析和LSD最小显著差异法对数据进行统计分析。【结果】结果表明:开采当年裂缝区和采空区土壤含水率都与对照组存在显著差异,而沉陷一年只有裂缝区的含水率和对照组存在显著差异,土壤具有自我修复的能力,采空区的修复速度和修复能力都强于裂缝区;沉陷一年裂缝区、采空区和对照组的土壤pH值与开采当年比较无显著差异,开采当年和沉陷一年后土壤的全氮、速效磷、速效钾含量显著低于对照组,沉陷一年裂缝区、采空区的全氮、速效磷、速效钾元素含量较开采当年显著提高;受土壤环境影响最大的是乔木,其次是灌木,草本受环境影响最小,并且其恢复速度最快。【结论】植物在土壤水肥环境剧变后,促使植物对环境重新适应并对土壤环境进行修复,修复能力表现为:草本灌木乔木。     

基于数值模拟的厚黄土煤炭开采区冒裂带高度研究

陕北黄土高原煤矿区覆盖着厚黄土层且水资源短缺,为了指导其安全生产和水资源保护,以黄陵二号矿为例,应用多种方法研究冒裂带发育高度,以期得出较优的预测方法,并得出黄陵矿区适合的裂采比.研究主要利用有限差分软件(FLAC3D)进行数值模拟,由于厚黄土自重影响基岩开采沉陷,计算中使用了厚黄土有效载荷对应的等效开采宽度.研究还应用了经验公式计算法和实际钻探测量法,对比实际钻探测量数据,数值模拟结果与其较为一致,而经验公式计算结果则小得多.因此在黄陵厚黄土层煤矿区,经验公式并不适用,而数值模拟则较为准确.通过综合分析计算结果,得出黄陵二号矿适合的裂采比为28,并应用裂采比对黄陵二号矿首采区顶板突水危险性进行了分区预测,为其水害的预防和控制提供了参考.     

煤矿开采地表拟破坏土地面积预测方法及应用

为了确定煤矿复垦方案中涉及的矿区土地破坏范围,及在此基础上进一步确定煤矿开采过程中破坏程度分级、土地复垦适宜性评价等,基于地表沉陷理论提出了一种煤矿开采过程中拟破坏土地面积的预测方法,并以某煤矿为案例具体说明了该方法在实际中的应用。经计算确定煤矿的最大水平变形值、最大曲率值、最大倾斜值、最大下沉值、最大水平移动值Ucm、及地表最大下沉速度值;地表移动盆地的最外边界、危险移动边界及最大下沉值边界;根据地表移动边界绘制下沉等值线,并将下沉等值线图与矿区的土地利用现状图进行叠加,便得到矿区预测破坏土地的范围,由此计算出破坏土地面积。该方法与矿区实际情况相结合,使矿区土地复垦设计方案具有较强的可操作性。     

地下采煤地表沉陷规律数值模拟研究

为了研究煤层开采对地表的影响及变形规律,以柳树沟煤矿一采区的113001工作面为研究背景,利用FLAC3D数值模拟软件建立模型,选取合适的参数,对该工作面的开采沉陷进行模拟,生成地表下沉曲线、水平移动曲线,通过对下沉曲线和水平移动曲线的对比分析,得出柳树沟煤矿一采区113001工作面开采地表移动变形规律。总体来说,由于煤层埋藏较深,开采厚度不大,其直接顶板岩层冒落岩块体积膨胀,所以不会造成该工作面采煤完成后出现大规模的地表沉降。     

基于壳单元的连续型采空区埋地管道应变分析

采空沉陷区管道在地表变形的作用下会产生较大的应变,导致管道拉裂或屈曲失效,因而建立了三维连续型位移采空区管道应变数值计算模型,该模型使用非线性壳单元模拟管道,非线性弹簧模拟管土间相互作用。基于有限元模型,分析了管道应变空间分布特征及其随主要影响因素的变化规律。结果表明:连续型采空沉陷作用下管道会产生与地表一致的垂向位移,管道内弯曲应变远小于轴向应变;采空沉陷区管道的轴向应变随着覆岩岩性硬度的增强而增加,随着走向长度、开采深度的增加而增加,而煤层采厚对轴向应变几乎没有影响;管道内压、管道埋深、管土间摩擦折减因数的增加均会导致管道轴向应变的增大,增加管道壁厚能够有效减小管道的轴向应变。     

河南省矿山地质环境问题发展趋势分析

河南省的地面塌陷与地裂缝的产生主要是由煤矿开采引起的,主要分布在塌陷坑或塌陷盆地的四周和外围,另外露天采场和排土场边坡失稳引发卸荷型地裂缝。近年来河南省煤矿生产企业的数量一直在减少,并且全省年生产能力30万吨以下的煤矿企业均处于停产状态,故地面塌陷和地裂缝由原来的群发性、常发性、普发性演变成现在的随大中型煤矿开采企业的开采工作面的推进有规律的发生和可预测的出现,其影响面积在逐步减少,发展程度也在逐渐减轻,整体形势在逐年好转。     

采动影响下前伏断层活化突水的数值模拟

本文以某煤矿采煤工作面前伏正断层为背景,建立了采动影响下前伏断层活化突水的数值计算模型,分析了前伏断层岩体的应力、位移、塑性区和孔隙水压力随工作面回采的变化规律,揭示了前伏正断层采动活化导水机理。研究结果表明:(1)断层在距离采煤工作面70 m～10 m时间范围时,位于工作面前方的岩体会产生显著的应力集中区,最大应力集中系数为2.5;(2)工作面回采至距离断层40 m～10 m时,断层最大位移达到100 mm,出现了显著的断层活化现象;(3)当断层距离采煤工作面小于10 m时,断层与采空区产生导水通道,易发生突水事故。     

水泥搅拌桩单桩承载力影响因素研究

目的 水泥搅拌桩单桩承载力的大小对复合地基承载力的大小起着举足轻重的作用.但是很多试验实测结果表明:在复合地基中,单桩承载力发挥值均没有达到理论计算值.因此有必要对水泥搅拌桩单桩承载力的影响因素进行研究.方法 通过对某道路工程水泥搅拌桩钻芯取样试验研究.结果 总结出钻芯取样扰动、桩距大小、场地地质差异等因素均影响水泥搅拌桩单桩承载力.结论 :针对水泥搅拌桩复合地基单桩承载力计算公式提出改进意见,为水泥搅拌桩复合地基的设计提供一定的参考.     

厚冲积层矿区概率积分法预计修正模型研究

以淮南新矿区地表移动观测资料为基础,揭示了概率积分法在厚冲积层矿区应用的主要缺陷,提出了概率积分法预计模型的修正方法,并求得修正模型的数学表达式,经实例验证该修正模型克服了边界拟合差的缺点,使误差分布更均匀,提高了概率积分法在厚冲积层矿区开采沉陷预计的准确率.     

起伏地形对宝汉天然气管道生产运行的影响

为了研究天然气管道在地形起伏地区的生产运行状态,以陕西省宝鸡-汉中天然气管道为例,结合实际生产情况,分析了起伏地形对天然气管道输量,以及积水静压阻力和段塞流对清管作业的影响;简化了积水静压阻力的计算公式,建立了分段积水柱长度和高程差与积水静压阻力的函数关系式。研究表明:起伏地形对天然气管道输气能力影响明显,未考虑高程差的输量普遍大于考虑高程差因素计算出的输量;起伏地形引发的天然气管道积水静压阻力和段塞流,影响清管器的运行速度和对清管器通过声音的监听;积水静压阻力足够大时,甚至可以击破清管器;通过积水静压阻力计算公式,可以精确确定清管器前后压差,为宝汉天然气管道清管作业提供理论指导。     

工矿区土地复垦中破坏面积及破坏程度的预测

煤炭资源的开采会引起地表沉陷,对矿区的土地和生态环境造成很大破坏。土地的破坏程度和破坏范围不同,对其复垦利用的方向和复垦的方法也有差异。结合矿区开采沉陷和土地复垦的实践,提出了开采沉陷土地破坏面积及破坏程度的预测方法,以期在土地复垦中,根据土地的破坏程度及破坏范围确定合理的复垦方向及复垦方法。     

黄土区采煤沉陷农田土壤养分的三维可视化

当前,我国黄土区井工采煤已经造成大量农田沉陷,但针对沉陷农田的养分表达侧重于传统的二维等值线表达,与沉陷地形变化信息不能很好地结合。以山西潞安集团司马煤矿沉陷区农田养分数据可视化为例,对不同沉陷深度下土壤特征空间变异运用Surfer软件进行三维可视化新途径研究。结果表明,应用Surfer软件的等值线功能和三维地形模块,简便、高效地实现了以空间数据形式表达沉陷农田区域的养分空间变化格局,为简便、准确掌握养分因子在整个沉陷农田区域内的空间异质特征探索出一条新途径。     

淮南矿区沉陷地生态治理研究

淮南矿区为国家大型煤电基地,由于开采历史悠久,矿业开发区域生态影响及历史欠账问题突出.煤炭开采沉陷区治理需根据现有治理经验,统筹考虑区域水资源量缺乏、水环境污染加剧以及土地资源短缺和城市建设用地紧张的局面进行综合治理.在淮南矿区采煤沉陷地治理分区和采煤沉陷预测的基础上,充分总结矿区沉陷地治理的实践经验,并分不同类型矿井区的沉陷特点,提出规划期内切实可行的沉陷地治理目标和对策,对于淮南矿区沉陷地的生态恢复与治理具有现实指导意义.     

长输天然气管道在地形起伏山区地段的清管

长输天然气管道在地形起伏山区地段清管时,必须考虑高程差引起的重力位能变化对水力计算的影响,以及管道中积水注静压阻力对清管器运行速度的影响。依据长输天然气管道清管作业规程SY/T6383-1999,结合榆济管道汾阳-武乡段清管作业实际,针对5次清管作业清管器的运行速度和运行区间的压差进行统计分析,总结了管道积水静压阻力、地形起伏山区诱发段塞流和强烈段塞流对清管作业的影响。通过建立数学模型,简化了积水静压阻力计算公式,建立了分段积水注长度和高程差与积水静压阻力的函数关系式。指出了长输天然气管道在不停输状态下利用清管器对大口径、高压力的北方山区管道进行清管作业的注意事项。