地表岩移实施计划方案
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2019年08月工作就技术难点进行探讨,帮助他们解决技术上的难题,只有这样才能将安全管理工作具体地落到实处。
不断完善安全管理机制。
安全管理机制在油田安全环保管理过程中,发挥着非常重要的作用。
通过安全管理机制的运行,能够保证各种油田安全环保管理工作更加有序得到开展。
油田企业安全管理部门,应该加大对安全管理理论学习的力度,及时有效落实各种安全生产要求,建立一套科学、合理的安全管理机制。
在安全管理体系的建设过程中,应该严格落实安全生产责任,一旦出现安全生产事故,应该及时追究相关人员的责任,还应该做好安全生产过程中的监督工作,严抓各种安全隐患,建立完善的安全事故应急体系。
为了进一步提高企业安全管理工作开展的效果,应该做好企业安全文化的建设工作,打造一个良好的安全生产环境。
随着时代的不断发展,企业面临的发展环境也发生了非常大的变化,需要企业更进一步做好做好安全管理工作中的创新,不断提高自身的安全管理水平,这时油田企业发展的必然要求。
在企业发展的过程中,应该根据实际生产和发展要求、周围环境因素的变化,及时对各种安全管理条例进行更新。
此外,安全管理机制的建设在油田安全管理体系当中,也发挥着非常重要的作用。
为了保证各种安全管理工作可以得到有效的落实,就需要保证在安全管理中的投入,提高对安全管理资金的利用率,对安全管理中长期存在的问题,应该引起足够的重视,认真分析其发生的根本原因,然后及时采取应对措施,不断提高生产的安全性。
在实际油田生产的过程中,往往会使用到非常多的设备,这些设备在实际使用过程中,一旦出现异常,就有可能会造成安全隐患的发生。
因此,企业应该认真做好对油田生产机械的管理工作,定期对机械的使用情况进行检查,技术排除设备的故障隐患,避免设备在运行过程中出现故障。
为了降低设备的故障率,还应该做好对设备的维护工作,不仅要做好对设备的定期维护,还应该做好对设备的日常维护工作,有效延长设备的无故障使用时间。
为了避免设备出现严重故障从而导致安全问题的发生,可以对设备加装故障诊断设备,通过各种传感器来采集设备的运行状态信息,然后通过对这些信息的处理和分析,就能够掌握设备的情况。
地表岩移观测制度(总5页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除地表岩移观测制度第一章总则第一条矿山在前期开采过程中形成大量的采空区,对地表构建筑物构成一定危险。
为搞好事前预防工作,确保人民群众生命财产安全,维护矿山生产稳定,特制定本制度。
第二章定义第二条岩移是指岩石由于天然或人为因素的影响,使其失去原始的平衡状态,而产生新的移动。
第三条塌陷是指地表岩石或土层,由于地下矿物质被采空或溶洞的继续发展或环境条件的改变而引起地表的下陷或塌落。
第三章岩移观测站设置第四条观测线位置的确定:观测线设置在矿区的主断面上,且不受邻近采区开采的影响。
主断面的位置,用本矿区现有的角度参数和已知的地质采矿条件以做图的方法来确定。
主断面与地表的交线就是观测线的位置。
观测线位置的确定,是在观测站设计图上进行的。
1、倾向观测线的位置的确定倾向观测线的位置,在观测站的平面图和走向主断面图上来确定。
在观测站的平面图上,做采区走向的中分线,此中分线即是倾向观测线的位置。
在平面图上,按比例尺量取由中分线到采区的停采线和开切眼的水平距离D1和D2。
当最后确定的中分线的位置满足条件时,此中分线即是倾向观测线的位置。
2、确定走向观测线的位置走向观测线的位置,可以根据平面图和倾向主断面图来确定。
在倾向主断面图上,由采区中点作一水平线,并按最大下沉角θ作一斜线,交地表于0点,此0点即是走向观测线与倾向主断面的交点。
将此0点投影到平面图的倾向观测线上,并过此投影点作采区走向点平行线,此平行线即为走向观测线的位置。
第五条观测线长度及测点数目的确定:在观测线的位置确定之后,即可确定它们的长度。
观测线的长度应保证观测线的两端稍微超过地表移动盆地边缘一段距离,以便能较可靠地确定移动盆地边界及有关参数。
观测线的长度可以在观测站设计图上图解求得。
1、倾向观测线长度的确定在倾向主断面图上,由采区上,下边界点,分别按(γ-Δγ)和(β-Δβ)角向上作斜线,与基岩和松散层的界面相交,再由交点在松散层中按松散层移动角φ向上作斜线,分别交地表于b和a 二点,线段ab即为倾向观测线的长度。
岩石施工方案岩石施工方案是指在岩石工程中,对岩石进行开采、破碎、固结等工艺操作的计划和措施。
下面是一个岩石施工方案的篇幅约为700字的范例:一、施工概述本岩石施工方案是针对XX地区XX工程项目,主要包括岩石开采、破碎、固结等工艺操作。
本施工方案旨在保证施工过程中的安全、高效和可持续性。
二、岩石开采1.勘察阶段在进行岩石开采前,需要对现场进行详细的地质勘察,了解岩层的性质、强度等情况,制定合理的开采方案。
2.开采过程针对本工程项目,采取爆破开采的方式。
在爆破前,需要制定详细的爆破方案,合理安排爆破时间和场地。
在爆破过程中,严格执行爆破作业的安全规范,确保人员和设备的安全。
3.岩石处理开采出的岩石需要进行破碎处理。
根据实际情况,采用适当的破碎设备进行岩石破碎,确保破碎后的颗粒符合施工要求。
三、岩石破碎1.破碎设备和工艺选取适合本工程项目的破碎设备,如颚式破碎机、圆锥破碎机等。
根据岩石的硬度和尺寸,合理设置破碎机的参数,确保破碎效果和效率。
2.破碎作业安全破碎作业过程中,需要严格遵守破碎设备的操作规程,保证作业人员的安全。
安装应急停机装置,及时处理设备故障,防止事故发生。
四、岩石固结1.固结材料的选择根据岩石的特性选择适合的固结材料,如水泥、固化剂等。
同时,需要充分考虑固结材料的性能,确保固结效果达到预期。
2.固结工艺根据工程需要,选取合适的固结工艺,如封孔固结、荷载固结等。
进行固结前,需要进行充分的表面处理,确保固结材料与岩石之间的粘接牢固。
五、施工安全措施1.安全宣传与培训施工前,组织安全培训,向施工人员传达岩石工程的安全规范和操作注意事项,确保施工人员具备必要的安全意识和技能。
2.施工现场管理严格管理施工现场,保证施工区域的安全通行。
设置必要的警示标志和防护设施,对施工人员进行安全督查,及时处理安全隐患。
3.紧急预案制定紧急预案,明确各种紧急情况下的处理措施和责任分工。
配备必要的应急设备和人员,确保在紧急情况下能够快速、有效地进行处理。
建立岩移观测站2建立观测站的目的和意义建立地表移动观测站实测研究是开采沉陷规律研究的最可靠手段。
本工作面已经进入了秦庄、前卓庙、后卓庙及金桥集团保护煤柱,属于建筑物下采煤范畴,另外工作面回采引起的地表移动将会对济东公路、幸福河及河堤造成影响;根据有关规程也必须设立地表移动观测站。
因此,在工作面上方建立地表移动变形观测站的主要目的有:(1)由于本矿煤3上采用综合机械化开采技术,设置观测站的目的主要是为了取得本地区因地下煤层开采后,采动地表的移动、变形及破坏规律,包括各种移动角、边界角、移动与变形预计参数,并为进行矿区总体规划、环境评价和矿井设计时,对于建筑物、水体、铁路及主要井巷的压煤开采论证提供评价依据;(2)为安全合理的留设保安煤柱提供技术参数,也为安全合理开采保安煤柱提供理论依据;(3)为开展建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱的开采提供变形预计方法,以便在进行“三下”采煤时,为合理布设工作面和选定开采顺序、制订建(构)筑物及河堤加固保护措施提供依据;(4)由于综合机械化开采地表沉陷变形的特殊规律,为了寻求在观测站布设方法、观测手段、研究内容及分析方法等方面的合理性。
3观测站工作内容地表移动变形观测站的基本工作内容可归纳如下:(1)地表变形观测站设计;(2)地表观测站实地布设;(3)地表移动观测(包括联测、首次全面观测、重复水准测量、最终全面测量等);(4)数据处理与分析;(5)各阶段参数求取;(6)地表移动观测总结报告编制。
4地表移动观测站设计依据中华人民共和国煤炭工业局2005年五月颁布的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》。
5地表移动观测站设计方案5.1观测站的布设形式123上04工作面结构简单,[改为设计]形状规整,是十二采区首采工作面,受外界影响因素相对较少,地表移动观测站设计相对较易。
结合该工作面上方地表实际情况,初步设计布设两条观测线:一条倾向观测线和一条走向观测线。
煤矿地表岩移观测招标技术要求一、项目背景。
咱们这煤矿啊,地下一采动,地表就像个调皮的小孩,到处晃悠(岩移嘛)。
为了搞清楚这地表岩移到底是咋回事,啥规律,可不能糊里糊涂的,所以就有了这个地表岩移观测项目,这可关系到咱煤矿的安全、生产规划啥的,重要得很呢!二、观测区域及范围。
1. 具体区域。
要把咱煤矿开采影响到的地表范围都给划进去。
这个范围啊,得根据现有的开采计划,从那些已经开采的区域,一直到未来几年可能开采的区域周边,就像给这些区域盖上一个“观测大网”。
简单来说,就是从[具体的起始坐标,比如X1,Y1]到[结束坐标,比如X2,Y2]这片地方,具体坐标以咱煤矿现有的图纸为准哈。
2. 特殊区域关注。
那些靠近居民区、重要建筑物(像村里的祠堂、学校啥的)还有铁路、公路的地方,得重点观测。
这些地方要是因为岩移出了啥问题,那可就麻烦大啦。
三、观测内容。
1. 位移观测。
水平位移。
要能精确地测量地表在东西方向和南北方向上的移动距离。
就像看一个小蚂蚁在平面上是怎么横着爬、竖着爬的一样,得知道这地表在水平面上到底跑哪儿去了。
测量的精度呢,怎么着也得达到[X]毫米,这可不是随便说说的,是为了能准确掌握岩移情况。
垂直位移。
也就是地表是往上拱了还是往下陷了,这个更得小心测量。
毕竟地表下陷太多的话,可能就会有房子开裂、道路变形这些事儿。
测量精度要达到[Y]毫米,这样咱们心里才有底。
2. 变形观测。
要观测地表的倾斜情况。
就好比看一个桌子是不是歪了,是朝哪个方向歪的,歪了多少度。
这倾斜的测量精度要达到[Z]度,这样就能知道地表有没有“站不稳”的趋势。
还有地表的曲率变形也得测。
想象一下地表像个弯曲的板子,哪里弯得太厉害,哪里弯得比较平缓,这个曲率的测量精度也要达到[具体精度数值]。
四、观测方法及技术要求。
1. 观测点设置。
观测点得像棋盘上的棋子一样,有规律地分布在观测区域内。
一般的区域呢,每隔[具体间距,比如50米]就得设一个点。
北?河铁矿地表岩移特性与控制技术收稿日期:2022-07-05;修回日期:2022-09-20基金项目:国家自然科学基金重点项目(51534003);国家重点研发计划项目(2016YFC0801601)作者简介:王荣军(1975—),男,河北衡水人,高级工程师,从事矿山生产技术管理工作;河北省邯郸市武安市北?河铁矿,五矿邯邢矿业有限公司北?河铁矿,056300;E mail:553508354@qq.com王荣军(五矿邯邢矿业有限公司北?河铁矿)摘要:在采用崩落采矿法开采的金属矿床地下开采中,地表岩移控制对构筑物保护与土地占用时空至关重要。
在现有研究已经查明塌冒散体对塌陷区实体边壁支撑作用的基础上,基于临界散体柱支撑作用,开发了用废石充填塌陷区控制岩移范围进一步扩展的技术。
针对充填废石量不足条件下地表岩移控制问题,根据临界散体柱的支撑作用及北?河铁矿地表岩移监测结果,研究了采空区大冒落到地表塌陷岩移的整个过程,分析了地表岩移特征与地表厚层松散岩层的作用,提出错动区边缘散体坝支撑技术。
通过采用少量废石控制地表塌陷的敏感部位,经济安全地解决了北?河铁矿地表岩移危害问题。
关键词:崩落采矿法;地表岩移;控制坝;散体支撑;岩移特性 中图分类号:TD853.36 文章编号:1001-1277(2022)12-0039-05文献标志码:Adoi:10.11792/hj20221207引 言在金属矿床地下崩落采矿法开采中,岩移范围的确定对矿山开采的安全与经济效益影响重大。
通常按错动角圈定地表岩移范围,给出的地表岩移范围随采深的增大而直线增大[1-2]。
有关地表岩移范围随采深变化规律的研究众多[3-4],而弓长岭铁矿的实测结果表明,按错动角圈定的岩移范围与实际严重不符,且其误差随采深的增大而增大,李海英等[5]据此分析提出:这是由于塌陷区冒落散体对实体边壁具有支撑作用,当支撑力限制边壁围岩片落与破裂的扩容空间致使边壁破坏不能继续进行时,地表岩移便会停止。
3-3-2盘州市煤炭开发总公司盘县老沙田煤矿1105采煤工作面地表岩移观测设计方案编制单位:地测科编制日期:2021年04月05日老沙田煤矿会审意见表老沙田煤矿1105采煤工作面地表岩移观测设计方案对煤矿地下开采导致的地面沉陷进行观测站设计并进行地表移动观测与分析,对于保障煤矿安全生产、预测地表沉陷范围、降低开采成本具有重要意义。
进行了地表移动站设计,采用实地观测法对采煤工作面进行地表移动观测,以获取本矿区特有条件下,因地下煤层开采后,引起的地表移动、变形及破坏规律,并计算获得各种移动角、边界角、最大下沉角、充分采动角等数据,提出适用于本矿的地表移动参数及预计方法,为矿区规划、环境评价、矿井设计、以及安全合理的留设保安煤柱提供理论依据。
一、采煤工作面地表岩移观测老沙田煤矿地面工业广场,有2020年8月2日由中介公司卫星定位坐标共4个GPS点,点位保存完好,成果可靠,可作为本项目连接测量工作的起算数据。
1105采煤工作面对应地表部分基本为坡地、山林,观测站埋设比较困难,地形陡峭,工作难度大,观测线尽可能布置成直线,根据实际地形条件,观测站、控制点距离可适当调整。
因此布设方案拟定为:沿走向每50m布设一个控制点,布设三条走向观测线(A、B、C),布置14个控制点,每条长度约200m,尽可能布置成直线,贯穿整个1105采煤工作面对应地表位置,受地形及工作面斜长影响,不布置倾向观测线。
(具体见1105采煤工作面地表移动观测布设图)二、观测内容、方法及精度要求(一)观测的主要内容地表移动观测的基本内容是在地下开采过程中,定期地、重复地测定观测线上各测点在不同时期内空间位置变化。
(二)观测的方法及精度要求地表移动观测工作可分为:观测站的连接测量、全面观测、控制点联测、地表破坏的测定和编录。
1、连接测量为了确定观测站与开采工作面之间的相互位置关系,应在观测站的所有控制点与矿区控制网之间进行测量,以确定控制点的平面位置和高程。
综放工作面地表岩移规律实测研究通过布置控制网及剖面线状观测线,对综放工作面地表岩移情况进行了现场实测和分析,并对地表移动相关特性参数进行了进一步的分析研究,得出了工作面走向及倾向测线上测点的移动曲线,并确定了起动距、超前影响距等相关重要参数。
标签:地表岩移;现场实测;特性参数引言我国煤炭资源储量丰富,煤炭在我国的能源储备中占有重要的地位[1]。
近年来,随着国家社会和经济的高速发展,国家对基础能源的需求量不断加大,对煤炭资源的开发力度也在不断提高,然而随着大量的煤炭资源从地下采出,所引起的地表沉陷及采动损害问题日益突出[2][3],这些问题的出现不仅对矿区地表及生态环境造成了严重的破坏,而且严重影响了矿区乃至社会工农业生产和可持续发展[4]。
赵庄二号井为新建矿井,尚未摸索总结出本矿地表移动的规律,为准确掌握工作面回采后地表移动规律及各种技术参数,我矿针对1304工作面进行了一次系统的地表移动观测,取得了岩层移动的关键数据,为矿井日后采掘设计及保安煤柱留设提供了基础数据。
1 工程概况1304工作面走向长:579.2m(切帮-停采线);工作面倾斜长:145.8m(帮-帮);采用放顶煤一次采全高,开采煤层为3#煤层,本工作面采用三巷布置。
工作面巷道布置如图1所示。
2 现场观测方案及测点布置2.1 控制网的布设和观测通过查阅国内外相关资料,并结合工作面井上下位置关系等实际情况,在1304工作面相应地表位置共布设10个控制点组成控制网,其中控制点包括:F1、F2、F3三个已知控制点;K1、K2、Q1、Q2、AI2五个加设控制点;L1、L2两个临时控制点。
控制网布置图如图2所示。
2.2 测点的布置与实施本次观测过程中主要采用剖面线状观测站,拟布置三条测线,即布置1条走向主断面观测线,布置1条倾斜主断面观测线和半条倾向观测线,设计走向观测线和倾斜观测线互相垂直,并且在地表移动盆地的主断面上,并保证观测线的长度两端(半条观测线时为一端)超出采动影响范围,以便建立观测线控制点和确定采动影响边缘。
山体岩石破除施工方案随着城市建设和交通发展的不断推进,越来越多的山体岩石需要破除,以便为建设提供更多空间和开辟道路。
但是,山体岩石的破除涉及到许多风险和安全问题,必须经过详细的规划和实施方案。
本文将介绍山体岩石破除施工的具体方案和注意事项。
工作要求1.保证施工安全。
2.精准评估山体岩石的破除情况,避免影响周边的建筑和环境。
3.妥善处理岩石破成的松散物。
4.满足环保标准,防止土地被污染。
5.必须使用先进技术和设备。
施工方案1. 施工前的准备工作在施工前,必须仔细评估岩石的破除情况,并作出详细的规划。
在岩石的破除过程中,要注意避免对周边的建筑和环境造成影响。
在确定破除点之前,需要根据地质勘探的数据,绘制出岩石的结构图,并根据需要安装相应的支撑设备。
2. 破除岩石的方法目前,破除岩石采用的方法主要有爆破法和机械破碎法。
爆破法爆破法是应用爆炸物炸碎岩石的一种方法。
其优点是效率高、处理时间短,缺点是爆破会产生地震波和碎石噪音,会对周边的建筑和环境产生影响,风险较大。
机械破碎法机械破碎法是通过使用特殊的破碎机械,将岩石粉碎成小块的方法。
其优点是对周边环境影响小,风险低,缺点是耗时较长,费用也较高。
3. 处理岩石松散物在破除岩石后,会有大量的松散物需要处理。
松散物的处理方式主要有以下几种:喷洒固化剂喷洒固化剂可以使松散物凝固,减少对周边环境的影响,降低对交通的阻碍。
进行填埋对于不易损害环境的松散物,可以进行填埋。
但是需要注意,填埋后必须进行土地的复耕,以此保证土地的利用功能和生态平衡。
4. 环保问题在山体岩石破除过程中,必须注意环保问题。
为此,我们可以采取以下措施:确保废弃物安全处理在岩石破除后会产生大量的废弃物,必须进行妥善的处理,以避免对周边土地和环境产生危害。
采用环保工艺在施工中,可以采取环保工艺和材料,降低危害物的排放。
5. 技术要求山体岩石破除涉及到复杂的工程,必须使用先进的设备和技术,以保证工程的质量和施工的安全。
浅埋深大采高地表岩移规律研究实施方案承担单位:鄂尔多斯市转龙湾煤炭协作单位:科技大学项目负责人:学相起止时间:2017.4-2018.32017 年6 月12 日目录一、项目的必要性(一)研发的必要性、目的及意义1. 现状分析2. 目的及意义(二)国外同类技术发展状况及发展趋势1. 目前国外同类技术发展状况2. 发展趋势二、研究开发容三、目标及主要经济技术指标四、关键技术及创新点五、项目技术路线六、现有基础及技术条件七、对安全、环境、健康的影响性分析八、经济、社会效益分析九、项目实施进度计划十、经费概算十一、项目负责人、项目组成员及分工一、项目的必要性(一)研发的必要性、目的及意义1. 现状分析转龙湾煤矿井田围43.46Km²,主采煤层为II-3煤层,其平均厚度为4.3m,煤层厚度稳定,倾角较小(1~2°),煤层埋深为200m左右。
根据钻孔资料显示,井田围,顶板岩性差异较大。
目前23103、23102、23303工作面已回采完毕,23101、23302工作面正在进行回采。
23103工作面由东华建设进行了首采面地表岩移观测,观测数据及相关参数已在报告中给出,通过该参数计算23102工作面地表各类数据与实测数据基本一致。
但23303工作面通过实测发现,差异较大,通过分析认为,231采区各工作面顶板砂岩岩性相似,数据基本一致,但233采区与231采区顶板砂岩岩性差异较大,造成233采区预测与实测值差异性较大。
另外,通过转龙湾煤矿监测资料发现,矿井薄基岩浅埋深大采高开采覆岩形变、破断,地表移动规律以及显现特征与其它浅部开采矿井相比有明显的差异性,若仍以浅部开采沉陷预计理论指导转龙湾矿井各类建(构)筑物及井巷保护煤柱留设、开采损害评价等方面会出现较大误差,给安全生产带来不利影响。
因此,本课题正是针对龙湾矿井开采过程中地表沉陷变形存在的问题,在前期研究的基础上,对不同条件下(主要考虑松散层影响因素)开采覆岩应力、应变场演化规律、地表沉陷特征的特殊性进行研究,掌握采动覆岩体的运动规律,建立符合转龙湾开采的岩层及地表沉陷预测模型及参数求取方法,能准确预测地面沉降,并结合覆岩运移特征,提出适合转龙湾矿井工作面布置的设计方法,有效减少煤炭资源的滞留,降低地面沉降灾害的影响,为转龙湾矿井“三下”安全开采提供新的理论基础。
2. 目的及意义本项目研究的目的在于:(1)通过对采动地表沉陷影响因素的分析,确定松散层、岩石力学性质对地表沉陷的影响规律;(2)通过地表移动变形观测的研究,确定相关的沉陷参数;(3)确定下沉数据与岩性的关系及动态下沉参数;(4)建立地表沉陷模型,进行地表沉陷预计;(5)研究地表移动变形规律,为沉陷治理提供依据。
课题研究研究成果不但对地表沉陷治理,防治沉陷事故具有指导意义,而且可以准确计算各类保护煤柱,节省资源,提高煤矿的经济效益,保证矿井的可持续发展。
总之,该课题的研究,不论对企业发展还是对环境保护都具有十分重要的现实意义。
(二)国外同类技术发展状况及发展趋势1. 目前国外同类技术发展状况矿山开采沉陷学(也称岩层与地表移动)是研究开采沉陷及其引起的有关工程问题的一门学科。
其主要研究容包括:开采沉陷机理、岩层和地表移动规律、观测方法、预计方法、模拟方法研究等。
作为工程应用,“三下一上”(建筑物下、铁路下、水体下、承压含水层上)采煤、井筒煤柱开采技术和保护措施等也是其研究的重要课题。
早在十九世纪中叶以来,由于采矿业的发展,采矿引起地表塌陷给地面建(构)筑物和农业带来严重损害,引起了人们的关注。
最早的地表移动观测站建立于二十世纪初,从此开始对地表移动进行系统观测。
开采沉陷发展至今已有近170多年的历史了,可将其发展过程概括为三个阶段],自1838年对比利时列口城下开采所引起的地表塌陷的认识开始到二战前夕属于开采沉陷的初步认识和研究阶段;二战以后至二十世纪60年代末期,属于开采沉陷理论形成时期;二十世纪70年代至今为开采沉陷现代理论研究阶段。
开采沉陷理论归纳起来主要有早期理论、几何理论、连续介质理论、非连续介质理论,以及开采沉陷预计方法等]。
1949德国学者Niemczyk出版了开采沉陷的第一本有代表性的著作《Bergschadenkunde》,该书根据实测资料系统地分析了地表移动规律并用移动变形曲线表示。
(1)早期理论1858年,以观测资料为基础,比利时人哥诺(Gonot)提出了“法线理论”,认为采空区上下边界开采影响围可用相应点的层面法线确定。
1876年,德国人依琴斯凯(Jicinsky)提出了“二等分线理论”。
1882年,耳西哈教授提出“自然斜面理论”,与现在的移动角概念颇为相似,这是关于开采沉陷与岩性关系的最早研究成果。
二十世纪二十年代,大规模地开展了水平移动观测,在此基础上,开采沉陷理论得到了发展,1923~1932年斯奇米茨(Sohmitz)、凯因霍斯特(Keinhost)和巴斯(R.Bal S)研究了开采影响的作用面积及分带,并提出了连续影响分布的概念。
(2)几何理论1950年,波兰学者克诺特(Knothe)提出了几何理论,并选用高斯曲线作为影响曲线 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=22γπχγωexp )x (f max 式中: γ—表示主要影响半径; max ω一表示最大下沉值。
布德雷克(Budryk)解决了克诺特提出的下沉盆地中的水平移动及水平变形问题,这一理论现在称为布德雷克一克诺特理论。
(3)非连续介质理论1954年,波兰学者特维尼申(J.Litwiniszy)把岩层移动过程作为一个随机过程,推证下沉服从柯尔莫哥罗夫(KorMoropoB)方程,这一理论被称为随机介质理论。
我国学者宝深、廖将随机介质理论发展为在我国广泛应用的概率积分法。
1981何国清等从随机观点研究碎块体移动规律,得出用威布尔分布形式表征地表下沉盆地。
郝庆旺引入了空隙扩散和空源等概念,建立了空隙扩散微分方程,并初步研究了该方程在开采沉陷中的应用。
这是对随机介质理论的补充和发展。
(4)连续介质力学理论几十年来,国外学者以连续介质力学方法为基础建立了各种力学模型对岩层移动与地表沉陷进行研究。
1953年波兰学者萨武斯托维奇(A. Salustowicz)利用弹性基础梁理论得出了波动下沉剖面方程。
我国学者增琪(1983, 1985),将开挖引起的地表移动看成是层间既满足力学平衡条件又满足几何接触条件的多层横观各向同性介质的弹性力学平面问题,采用富氏积分变换方法计算岩层和地表移动。
(5)开采沉陷现代理论随着科学技术的发展和研究手段的进步,开采沉陷理论得到进一步发展。
特别是随着计算机技术的迅速发展,数值模拟方法(有限元、边界元、离散元等)、人工智能技术等在开采沉陷中得到了广泛的应用。
由于数值方法能够考虑岩体固有属性,且适应于不同特征的岩体采动沉陷研究,能够有效地反映出采动岩体沉陷状态,因此学者们投入了大量的研究,特别是近十多年来取得了许多有价值的成果。
如玉卓的模糊时有限元法和位错边界元法,和平的损伤非线性有限元法,何满潮的非线性非光滑有限元法,邓喀中的损伤有限元法,高延法的粘塑性有限元法,麻凤海的离散元法等均对岩体开采沉陷的状况进行了很好的模拟。
近年来,岩体力学理论迅速发展,推动了开采沉陷理论的研究。
人们将损伤理论应用于开采沉陷的研究,得出了一些有益的力学模型的数值计算方法。
邓喀中采用断裂力学、损伤力学相结合的方法,分析了节理对岩层及地表移动的影响,采用弹性梁、板理论推出了岩体部移动新的计算式。
于广明从相似材料模型入手研究了节理岩体采动沉陷规律模型的损伤量计算及沉陷量的统计损伤分析。
云鹏、王芝银提出了开采沉陷粘弹塑性损伤模型,并进行了实例分析。
(6)开采沉陷预计方法开采沉陷预计方法主要有:基于实测资料的经验方法;影响函数法;理论模拟法。
①经验方法基于实测资料,通过大量实测资料的数据处理,建立各种数学模型对地表沉陷盆地进行拟合。
国外应用较广的有典型曲线法和剖面函数法。
②影响函数法影响函数法的实质是描述微小单元开采对岩层或地表的影响(以影响函数表示)程度。
通过影响函数对开采面积的积分计算地表的移动和变形。
影响函数法主要有:巴尔斯法,别耶尔(Beyer)法,扎恩(sann)法,埃尔哈尔特一佐埃尔(Ehrhardt-Sauer)法和克诺特(Knothe)一布德雷克(Budryk)法。
其中最具有代表性的有克诺特一布德雷克方法,该法选用高斯曲线作为影响曲线,对近水平煤层的下沉描述非常成功。
③理论模拟法把岩体抽象为某个理论模型,按照这个模型计算受开采影响岩体产生的移动、变形和应力分布情况。
近年来,采动地表移动变形规律研究方面主要成果还有:(l)秉亮等人对浅埋近水平煤层采动地面变形规律以及浅埋近水平煤层采动岩移与塌陷机理进行了研究;(2)矿业学院侯忠杰、石平五教授对厚沙层下煤层覆岩破坏机理以及浅埋煤层矿压显现与岩层控制进行了研究,研究表明厚风积沙层下,当顶板基岩不厚时,采后覆岩“三带合一”。
在不能形成任何承载结构的厚风积沙层下,顶板薄基岩是沿全厚的整体切落破坏,具有冲击性。
另有研究表明,薄基岩在厚沙覆盖层作用下的整体切落是顶板破断运动的主要方式,指出保证足够的初撑力和采空区一定充填状况是控制要点。
(3)科技大学王贵荣教授对厚黄土层薄基岩地区开采沉陷规律进行探讨得到,在厚黄土层覆盖地区,地下开采引起的地表沉陷是由上覆基岩和黄土层双层介质变形、移动叠加作用所致,基岩是黄土层地表沉陷的控制层。
黄土层垂直节理发育,决定了其沉陷变形有别于其他岩土层,地表出现台阶状断陷,典型的“三带式”破坏形式变为“二带式”。
地形起伏对地表沉陷有一定影响,地表变形最大值出现在地表坡角较大的采空区上方。
(4)理工大学宣以琼等人对榆阳煤矿覆岩破坏移动规律进行研究总结得出:受沉积环境的影响,浅埋煤层顶板岩层微观结构特征为石英含量较高,黏土矿物含量较低,具有典型脆性材料的特点,表现为易裂、抗扰动能力差和再生隔水能力弱等破坏移动演化特征。
实践表明,采用采空区滞后控水、煤水分流、控制风机巷附近采高;物探预测地质弱面和富水区域预先加固疏放,是浅埋煤层防止突水溃砂行之有效的调控保障技术措施。
(5)理工大学宋常胜等人对厚松散层薄基岩条带采动地表移动变形规律研究得出,煤系地层中的关键层对条带开采的地表沉陷起着控制作用,含水松散层的固结变形机理表明巨厚松散层并非随基岩整体下沉。
通过建立巨厚松散层下条带开采岩土层移动的复合介质模型,对煤系地层中的上位岩土层巨厚松散层和下位岩层关键层分别加以研究,认为可以用此模型较好地解释巨厚松散层下条带开采的机理和地表沉陷规律。
(6)科技大学兵朝在对浅埋煤层条件下基于概率积分法的保水开采识别模式研究的基础上,结合已有的研究成果和现场调研情况,得出浅埋煤层条件下采用不同基采比所导致的矿压显现特征不同的结论,进而以基采比为关键参数,结合基载比来进一步分析研究浅埋煤层条件下的矿压显现特征与地表移动变形规律。