不同开采方法地表变形规律对比与分析

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煤矿开采引发地表变形的动态测量方法探析

煤矿开采引发地表变形的动态测量方法探析

煤矿开采引发地表变形的动态测量方法探析摘要:当地下的煤层在开采出来之后,其采空区的顶板在地心重力的作用下会与顶板上方的覆岩及土体向层理面法线方面缓慢移动,当地下工作面不断推进之后,采空区的顶板岩层端部会逐渐出现开裂的情况,其在岩层中部开裂区域较小的条件下,会出现顶板岩层整体垮落的情况,该文基于实际,就煤矿开采引发的地表变形动态测量的方法做出探究,望给有关人士参考。

关键词:煤矿开采测量地表变形坐标1 地下煤矿开采引起地表变形的原因及作用机理1.1 由水平面变形而引起的破坏地表的收缩和拉伸就是指水平变形。

由于拉伸的力量太大,并且超过了建筑物自身抵押拉伸里的范围,那么拉伸的破坏性最大,就算在较小的地表拉伸一下都可能导致建筑物产生裂缝。

一般最容易在门窗或是洞口的部位产生裂缝,那里是建筑物最薄弱的地方。

用砖砌起的建筑物最容易产生水平裂缝,纵向围墙和横向围墙会将门洞挤成菱形,或是导致屋顶鼓起。

建筑物破坏的程度往往与它本身的建筑结构、材料、形状和质量有着重要关系。

其中最主要的原因来自于建筑物的平面尺寸和刚度。

地表的变形将会对建筑物的基础产生水平附加力。

1.2 当地表开始竖向变形的时候,会对建筑物基础产生不均匀的支反力,由此产生附加剪力和附加弯矩,所产生的附加作用力会对建筑物产生直接的影响通常情况下,在地表移动以后在稳定下沉的建筑物,在进行开采的过程中,还将继续受到地表动态变形的影响,因为拉伸力的缘故,当工作面离开建筑物的时间距离超过一定值的时候,建筑物又可恢复原状。

1.3 移动角度和范围在地表变形的理论中,移动角是最重要的角参数值。

移动角在岩土工程施工中是指在移动盆地主要断裂面上临界变形值的采空区和点之间的连线与水平线之间的夹角。

通过数据模拟的结果得出,由于开采煤层的数目和开采的中断不同,岩层的性质也不一样,当然移动角也就不一样了。

如果矿区上面存在松散的岩层时,也会有松散层移动角。

在数值模拟以前,应先采用精确的公式去验算和比较,确定岩层移动角的数值。

复杂地质条件下矿山地下开采地表变形规律的研究

复杂地质条件下矿山地下开采地表变形规律的研究

复杂地质条件下矿山地下开采地表变形规律的研究在对矿山进行地下开采的过程中,产生了地表的变形以及岩层的移动等一系列复杂的问题,在一定程度上也影响了对地表建筑物的安全使用以及有效地保护。

在地质构造、矿体赋存条件、地应力场以及采矿方法等因素的影响下,发生了岩层移动以及地表变形现象。

根据不同的情况,不同的因素产生的影响程度也有所不同。

标签:复杂地质条件地下开采地表变形规律1矿区地质概要1.1岩层因为很多次构造运动的影响,在某矿区中存在着非常普遍的岩脉穿插现象以及岩浆侵入活动。

如图1所示,是某矿西区的典型的剖面地质图。

从图中能够看出,构成矿体的下盘围岩以花岗岩为主,而花岗岩同时又是整个矿区的主要岩体。

花岗岩在与矿体的接触样式上是以突变的形式进行侵入的,这样就具有稳定而且分布广的特点。

构成上盘的近矿体围岩的是以闪长岩为主,而吉利矿体岩体相对较远的主要是角岩。

角岩与露出的大理岩所组成的变质岩带构成了处于上、下盘围岩之间的部分。

在平面上看,其分布成条状带分布。

走向是从北至西,这与矿体的走向基本保持一致。

1.2矿区构造在矿区中,其整体的构造极其复杂,兼容新华夏与淮阴山字形两种构造,在空间上这二者互相的重叠,而在时间上,这二者又进行互相的交替,使构造图案变得非常的复杂,但是又很有顺序。

在本地区,其主干构造就是山字形構造,它对铁矿床以及侵入体的总分布方向具有一定的决定作用,同时也对区内构造的总轮廓具有一定的决定作用。

对于新华夏构造,在形成时间上,其较晚于山字形构造,在构造形迹方面,其相对于山字形构造而言形迹不够明显,但是新华夏构造具有很多的特点,其在分布上比较广泛,分布区域贯穿南北,并且时常在山字形构造上进行叠加。

其主要由压扭性断裂、从北向东的压性组成,很少有褶皱,并且没有很大的规模。

如图2所示,是某矿区的构造形迹图。

在这个矿区的主要构造形式就是断层构造,并且新华夏构造体系以及山字形构造体系的断层都发育得较好。

2地表变形塌陷过程分析在某矿区的水文地质以及当前的工程地质条件下,某矿区的西采取之所以会发生地表塌陷,是因为采矿地下水逐渐被疏干以及采矿范围的进一步扩展所造成的。

阳煤五矿地表移动和变形规律研究与分析

阳煤五矿地表移动和变形规律研究与分析

阳煤 集 团五 矿 位 于 阳 泉市 以南 平 定 县境 内 , 矿 井井 田面积 7 9 . 9 4 k m , 现主采 1 5 # 煤 层 。为 了充 分 合理 地开 采 煤 炭 资 源 , 有 效 地 保 护 地 面 受 护 对 象 的 安全, 在 五矿 三采 区 1 5号 煤 8 3 0 3工 作 面 上 方 建 立 了地 表移 动 观 测 站 , 本 观 测 站 观 测 资 料 分 析 的 主 要 任务 是研 究 本 矿 区 厚 煤 层 、 大 工 作 面 综 合 机 械 化 开
开 采 以及 处 理村 庄 、 土地 、 水 源 等 采动 损 害 问题 提 供 技术 依据 。观测 站于 2 0 0 8年 1 2月 1 7 日进 行 了首次 观测 , 至2 0 1 0年 5月 1 0 日最 后一 次 观 测 工作 结 束 ,
m; 煤 层倾 向大 致 向 东 ; 煤层倾角 3 。 一1 7 。 , 平 均 倾 角
均 距离 约 3 5 0 m。太 旧高速 公路 西南 侧 为北川 河 。
1 . 2 煤层赋 存 条件及 覆 岩特 性
8 3 0 3工作 面开采 石炭 系 太原组 1 5号煤 层 , 煤层 厚度为 5 . 7 4~5 . 4 2 m, 平均 5 . 6 m, 夹矸 0 . 1~0 . 3
关键 词 :观 测站 ; 移 动 变形 ;参数 ;分析
中图分 类号 : T D 3 2 5 . 3 文献标 识 码 : B 文章编 号 : 1 0 0 1— 3 5 8 X( 2 0 1 3 ) 0 6— 0 0 4 0— 0 5 庄 —— 红岭 村 。太 旧公 路 在 观 测 站 的西 南 侧 通 过 , 大致 与工作 面 推进 方 向 ( 走 向) 平行 , 距 工 作 面 的平

综放与综采开采条件下地表移动规律对比分析

综放与综采开采条件下地表移动规律对比分析
6 6
郝晓栋 : 综放 - 9综采开采条件下地表移 动规律 对 比分 析
第2 4卷 第5期
综 放 采煤 工 艺 地 表 下 沉 速 度 明 显 大 于分 层 综 采 工 艺, 与 已有 的 地 表 下 沉 速 度 规 律 不 相 符 ] . 首 先 是 由于 在相 同条件 下 。 地 表 下 沉 速 度 和 工 作 面 推 进 速
收 稿 日期 : 2 0 1 5 - 0 3 0 - 9 作 者简介 : 郝 晓栋 ( 1 9 8 7一) , 男, 山西 晋 中 人 , 助理工程 师 , 从事生产技术管 理工作。
6 5
2 0 1 5年 5月
郝 晓栋 : 综放 与综采 开采条件下地表移动规律对 比分析
第2 4卷 第5期
次 性全 部采 出 , 具有 高产 、 高效 、 低 耗 的优 点 , 我 国于
1 9 8 2年引进 了综放 开采 技术 . 两种 工 艺对 比见 表
1。
化 采 煤技 术是 将 采 煤 工 艺 过 程 中破 煤 、 装煤 、 运煤 、 支护 、 采 空 区处理 等 五 大 工 序 全 部 实 现 机 械作 业 的

要: 基 于实 测地表移动观测站岩移 数据 , 对综放 和综 采开采条件下地 表移动 变形规律 、 静态 角量参数 、
动态角量参数及地表下沉 速度等地表移动特 性对 比分析 , 得出: 综 放工作 面地 表危 险移动 范围 、 地 表 最 大
下沉速度 、 地 表移动边界角 和最 大速度滞后角大于传统分层综采 工作 面 , 而地表移动 盆地范 围明显小 于综
面 的采 矿与 地质 条 件 及 地 表移 动 参 数 . 得 出如 下 结
论:
1 ) 综 放 工 作 面 地 表 移 动 边 界 角 明显 大 于 传 统 分层 综采 工作 面 , 地 表 移 动 盆 地 范 围 明显 小 于 传 统 分层 综采 工作 面 :

不同开采顺序引起山区地表移动规律的研究200606.29

不同开采顺序引起山区地表移动规律的研究200606.29

不同开采方向引起山区地表移动规律的研究摘要:采动影响下的山区地表移动规律与平地动规律有很大的区别。

山区地表移动除了一般的地表移动形式以外,还有可能伴随山体的滑移,甚至引起山体滑坡灾害的发生。

有关研究表明,不同的开采方向对控制山区地表移动量具有显著的效果。

就此,本文运用非线性大变形问题有限差分法(FLAC3D),对铜川地区某矿在不同开采顺序条件下所引起的岩体移动和地表沉陷进行了数值模拟分析,总结出了在不同开采方向情况下山区地表岩体移动的基本特征和地表沉陷的相关参数,所得结论对其他矿的开采具有一定的指导意义。

关键词:数值模拟;FLAC3D;开采方向;地表移动变形0前言进入21世纪,环境问题已经成为人类面临的最为严重的难题之一,如何保护环境,如何最大程度地降低对环境的破坏对人类的发展具有重要的意义。

采矿工业的发展带来了开采损害问题,这涉及开采对地下、地表建筑物的损害;开采对矿产资源、水资源、土地资源的损害;开采引起山体滑坡、地质灾害等损害问题。

其中,开采引起地表沉陷、地表变形是最为严重的问题之一。

尤其是在复杂地质条件下,地表移动变形的正常规律被掩盖,表现出特殊的规律性。

这方面的理论研究还很不够,是采动损害领域研究中的难题[1]。

其中,采动影响下的山区地表移动规律具有其自身的特点,与平地的移动规律有很大的区别。

山区地表移动除了一般的地表移动形式以外,还可能伴随山体的滑移,甚至引起山体滑坡灾害的发生,给国家带来巨大的损失。

在山区地表条件下,开采引起地表的水平位移值不但与岩层的岩性有关,而且与地表的坡度的大小及开采方向有关。

本文运用非线性大变形问题有限差分法(FLAC3D),模拟了在山区地表条件下,不同开采方向对地表移动变形的影响。

1研究区域概况本文所选的研究区域位于铜川矿区的东坡矿东南约2km处。

该区域地貌复杂,梁峁高耸,沟谷深切,地表平均坡度15°左右,最大坡度达30°以上,比高达90m。

2-2开采引起的地表沉陷规律-精品文档

2-2开采引起的地表沉陷规律-精品文档
o
B″ B′B
•移动盆地危险边界
倾斜i=3mm/m 水平变形= 2mm/m 曲率K=0.2mm/m2
A'C'B'D'
C″ C′ C
A A′A″ φ
B″B′ B φ
•移动盆地裂缝边界
δ ″δ δ 0
δ0 δ δ ″
A"C"B"D"
D″ D′D φ
γ0γ γ ″
A A′A″
D D′ D″
采空区
o
B″ B′B
A
B
W0
δ 0 ψ3
ψ3
δ0
临界开采尺寸 ,1.2~1.4倍采深
超充分采动时的地表移动盆地
1
2
1
4
3
A
3
4
B
W0 W0
δ0
ψ3
ψ3
δ0
3、地表移动盆地特征
主断面—通过盆地内最大下沉点沿煤层倾 向或走向的垂直剖面
(1)近水平煤层地表移动盆地
B
0
采空区
A
A
BB
0δ ψ3 ψ 3 δ
W0
B W0
δ0
下山方向的充分采动角1 上山方向的充分采动角2 走向方向的充分采动角3
wo ψ1
wo ψ2
wo ψ3
wo ψ3
2、边界角、移动角和裂隙角
D″ D′D φ
γ0γ γ ″
θ
C C′ C″ φ
β ″β β 0
•移动盆地的最外边界
一般取下沉为10mm的点 为边界点
ACBD
A A′A″
D D′ D″
采空区
杆状物倾倒的趋向与x轴负向相同时倾斜为 负。

翟镇煤矿开采沉陷地表移动变形规律分析

翟镇煤矿开采沉陷地表移动变形规律分析
1 矿 区概 况
测 站均在 断层地 表露 头位 置设 两组 观测点 , 每组 2个
测点, 分设在断层露头两侧 , 观测开采过程 中断层 两盘
的移动变形情况 。
3 地 表 移 动 连 续 变 形 规 律 分 析
翟镇煤矿井 田位 于山东省 泰安市 新泰境 内, 田 井
面积约 1 . k 7 6 m 。矿 井于 19 9 3年建 成投 产 , 产能 18 . M / , 用立 井 、 井综 合 开拓 方式 , 向长壁 式 开 t年 采 斜 走
煤柱 影响下 的非连续变形规律 , 对该矿 区“ 三下” 采煤及编制开采方案提供 了科学合理的依据, 为其 它类似矿 区的地表移 动变形规律研 究起 到
借鉴和指导作用。 关键词 沉 陷 参数 规律 连续 非 连 续
中图分类号 T 35 4 D 2 .
文献标识码

东翼上方 , 采用 观测 主断面 法进行 观测站 布置 。各 观
10 2
童瞧j 技 i ; 舛_
21年 期 02 第3
翟 镇 煤 矿 开 采 沉 陷地 表 移 动 变 形 规 律 分 析
陈 英, 阎卫 玺
211) 7 2 9 ( 新汶矿 业集团地质测量处 , 山东 新泰 摘 要
通过对新矿集团翟镇煤矿投产 以来多个地表移 动变形观测站的资料整理分析 , 总结 出该矿 区地 表移动连续变形规律和在断层 、 曲、 褶
走 向主要影 响角正切 : = . , t 2 7 复采时 30 .。 走 向拐点偏移距 : 00 t (/ 为平均采深 ) s= .4- t / o o 。
4 地 表 非 连 续 变 形 规 律
其 中一采西翼观测站 走 向为半盆地 观测线 , 向为全 倾 盆地观测线 ; 三采 区村庄观测 站 由于受村庄建 筑 和地 形影响 , 走向线选在村庄南侧东西路上 , 向线设 在村 倾 内南北方 向街道上 , 北至泰新 公路 , 到羊村 河 , 南 总长 约 20 m; 0 0 铁路专 用线 观测 站沿矿 自备 铁路设 至井 田 南边界 ; 翟刘路观测站为研究三采 区重复采动 、 工作面

矿山开采对地表变形的影响研究

矿山开采对地表变形的影响研究

采矿工程M ining engineering矿山开采对地表变形的影响研究王燕平(内蒙古包头鑫达黄金矿业有限责任公司,内蒙古 包头 014000)摘 要:为提高矿山开采的安全性,并实现绿色矿山的可持续发展,本文开展矿山开采对地表变形的影响研究。

通过对多种不同复杂开采条件下的矿山开采情况探究得出,矿山开采会引发地表沉陷,并且矿产开采过程中的弹性模量、内聚力、采场尺寸,都会在一定程度上影响地表沉陷程度。

当达到顶板覆岩稳定状态时,地表沉陷程度不会进一步增加;随着被开采矿体倾斜角度的不断增加,地表岩层运动活跃程度不断提高;随着被开采矿体厚度不断增加,地表水平移动量不断增加。

通过上述结论,为矿山安全生产和合理开采方案制定提供可靠的理论依据。

关键词:矿山;开采;地表;变形;影响;顶板覆岩中图分类号:TD803 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2021)19-0046-2Study on the influence of mining on surface deformationWANG Yan-ping(Inner Mongolia Baotou Xinda Gold Mining Co., Ltd., Baotou 014000,China)Abstract: In order to improve the safety of mining and realize the sustainable development of green mines, this paper studies the impact of mining on surface deformation. Through the exploration of mining conditions under various complex mining conditions, it is concluded that mining will lead to surface subsidence, and the elastic modulus, cohesion and stope size in the process of mineral mining will affect the degree of surface subsidence to a certain extent. When the roof overburden is stable, the degree of surface subsidence will not increase further; With the increase of the dip angle of the mined ore body, the active degree of surface rock movement is increasing; With the continuous increase of the thickness of the mined ore body, the horizontal movement of the surface is increasing. The above conclusions provide a reliable theoretical basis for the formulation of mine safety production and reasonable mining scheme.Keywords: mine; exploitation; Surface; Deformation; influence; Roof overburden当前,矿产资源的需求量不断增加,并且地下开采的规模也逐渐扩大,对于矿山岩层以及地表结构的稳定性造成十分严重的影响。

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2012 年第 5 期
不同开采方法地表变形规律对比与分析
穆 华,王 芳,穆玉娥
( 新汶矿业集团有限责任公司翟镇煤矿,山东 新泰 271204)
摘 要 该文根据翟镇煤矿井田西翼、一采区、七采区、2205 煤柱回收面实施多种开采方法后,通过对地表观测资料和巡查记录的整理与分 析,求取出了不同区域、不同开采方法地表移动变形参数,对重复开采后影响规律进行了对比分析,完善了开采沉陷理论,既丰富了本矿岩移成 果,又为今后工作面开采提供了宝贵经验,对于其它类似矿井也具有指导和借鉴作用。 关键词 冒落开采 充填开采 地表变形 下沉系数 中图分类号 TD325 + . 4 文献标识码 B
( 3) 链条技术取得长足进步,链条尺寸不断加大, 强度不断提 高,并 发 展 了 新 型 链 条。 刮 板 链 多 选 用 双 中链,链环直径一般为 Φ34 ~ 48mm,最大达 Φ60mm。
校,现任翟镇煤矿快 11 队队长,曾在刊物上发表论文多篇。
65. 2°; 走向: 75. 7°。 四 层 煤 开 采 后 下 沉 值 为 1796mm,水 平 移 动
805mm,下沉系数 0. 65,边界角为: 上山: 51. 4°; 下山: 50. 8°; 走向: 61. 8°; 移动角为: 上山: 61°; 下山: 59. 2°; 走向: 66. 2°。
比较上述数值可以得出: 下沉值增加 74. 4% ,水 平移动值增加 74. 2% ,下沉系数增加 23% ,边界角减 少 9. 8° ~ 10. 8°,移动值减少 5. 5° ~ 9. 5°。重复采动较 初次采动变形值增大,破坏程度加强; 变形角值减小, 影响范围增 大。这 是 由 于 重 复 采 动 时,冒 落 带 还 没 有 得到充分发展,上覆岩层即迅速弯曲下沉,这样就使冒 落带减小,裂缝带向外扩展,向盆地中央方向岩层裂缝 逐渐增大,与初次采动时相比,地表移动变形边界更远 离盆地中心,从 而 引 起 边 界 角 和 移 动 角 减 小 。 由 于 受 重复采动影响 引 起 的 裂 缝 带 裂 缝 比 初 采 时 要 小 ,逐 渐 闭合、波及地表,就 引 起 下 沉 值 比 初 次 采 动 加 剧 ,从 而 引起下沉系数 增 大,而 所 有 的 移 动 变 形 值 均 与 下 沉 系 数成正比,故所有的移动变形值均增大。 1. 1. 2 井田西翼三采区
重复采动: 当采深为 360 ~ 480m 时,下 沉 系 数 为 0. 65,水平移动系数 0. 3,主要影响角正切 tgβ1 = 2. 3、 tgβ2 = 2. 4、tgβ3 = 2. 6,开采影响传播角 83°,影响半径 0. 07H。当采深大于 590m 时,下沉系数为 0. 62,水平 移动系数 0. 3,主要影响角正切 tgβ1 = tgβ2 = 2. 2、tgβ3 = 2. 3,开采影响传播角 83°,影响半径 0. 07H。 1. 2 充填开采变形规律 1. 2. 1 七采区北侧
同时,为了掌握 井 下 回 采 所 引 起 的 地 表 建 筑 物 变 形的基本规律,确 定 采 矿 地 质 条 件 与 地 表 移 动 变 形 的 关系,为合理开 采 设 计、延 长 矿 井 服 务 年 限、正 确 进 行 采动赔偿、地面综合治理等提供可靠的技术依据,翟镇 煤矿自投产以来先后在每个三下压煤地点设立了地表 移动观测站,进行了正规观测,在监测地表移动变形方 面做了大量的工作,积累了丰富的数据,得出了地表移 动变形稳定后,充分及接近充分采动时的部分参数,为 地表预测预报、综合治理、三下采煤开采设计等提供基 础资料,确保了安全开采。
为了保证“三下”压煤安全开采,并最大限度地开 采井下煤炭资源,翟镇煤矿在各“三下”采煤地点编制 了多个开采方案设计,对每个方案设计进行了分析、论 证、对比,选择出最佳开采方案。在井下采取了多种开 采方法如: 七采区镇政府下充填开采、村庄下冒落协调 开采; 三采区西翼协调、跳采、间歇开采; 2205 煤柱回 收面部分充填 开 采 等,结 合 地 表 观 测、巡 查、综 合 治 理 等措施,实现了“三下”压煤安全开采。
1 地表移动变形规律对比分析
1. 1 冒落开采变形规律 1. 1. 1 井田西翼一采区
一采区位于羊 村 次 背 斜 北 翼,煤 层 赋 存 形 态 基 本 为一单斜构造,煤 系 地 层 与 上 覆 第 三 系 红 层 呈 不 整 合 接触,第三系红 层 为 巨 厚 层 状 粘 土 质 粉 砂 岩 夹 多 层 砾 岩,其上为厚 4 ~ 8m 厚的第四系冲积岩。该区 2 煤厚 1. 55 ~ 2. 6m,平均采厚 1. 95 m,4 煤厚 2. 59 ~ 2. 77 m, 平均采厚 2. 7 m。
二层煤开采后下沉值为 1026mm,水平移动461. 6 mm,下沉系 数 为 0. 56,边 界 角 为: 上 山: 61. 2°; 下 山: 60. 6°; 走 向: 72. 6°; 移 动 角 为: 上 山: 66. 5°; 下 山:
* 收稿日期: 2012 - 03 - 15 作者简介: 穆华( 1969 - ) ,男,山东新泰人,1991 年毕业于北京煤
七采区北部为镇政府群下压煤,地表重要建筑物较 多,有学校、医院、工商、税务等,保护 ( 下转第 112 页)
112
年第 5 期
铸焊结合,封底开检查窗中部槽,中板和封底板厚度分 别为 50mm 和 30mm,最厚已达 60mm 和 35mm。中部 槽内宽普遍加大到 1000mm,最大达 1332mm,中部槽长 度加大到 1. 75m,有向 2. 0m 过渡的趋势,中部槽高度 也加大到 345mm。
初次采动: 当采深为 360 ~ 480m 时,下 沉 系 数 为 0. 6,水平移动系数 0. 3,主要影响角正切 tgβ1 = tgβ2 = tgβ3 = 2. 0,开采影响传播角 83°,影响半径 0. 07H。当 采深大于 590m 时,下沉系数 0. 58,水平移动系数0. 3, 主要影响角正切 tgβ1 = tgβ2 = tgβ3 = 2. 0,开采影响传 播角 83°,影响半径 0. 07H。
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