煤矿开采沉陷预计理论与方法研究评述.pdf

191 科学管理 2020年第8期 文献研究结果显示，我国煤矿开采生产事业领域 设置的第一个地表移动观测站，是经由开滦矿务局在 林西矿区设置的，之后从上世纪50年代后期开始，我 国先后在开滦矿区、抚顺矿区、阜新矿区、峰峰矿 区、淮南矿区、大同矿区、鹤岗矿区、新汶矿区、阳 泉矿区，以及本溪矿区开展了针对地表移动观测站的 建设规划工作，逐步形成了丰富且有效的技术参考 资料，以及权威性观测分析数据。我国煤炭开采生 产事业领域的相关技术人员，在1965年编辑出版了有 关煤矿开采生产作业空间地表移动基本规律的技术 性专著，之后在1981年编辑出版了煤矿岩层与地表 移动教材，以及煤矿地表移动与覆岩破坏规律 及其应用技术专著，在1990年编辑出版了矿山开 采沉陷学，在2003年编辑出版了矿山开采沉陷工 程，逐步建构形成了充分契合中国煤矿开采生产事 业领域基本技术条件的开采沉陷预计方法体系、控制 理论体系，以及技术体系。 1 开采沉陷预计方法的分类 典型曲线法。所谓典型曲线法，就是在严格以观 测数据信息作为基础前提下，借由对无因次典型曲线 的运用，具体表现和揭示移动盆地地形结构主断面之 上地表点的移动变形分布的方法。到目前为止，已经 制备形成的典型曲线，主要包含针对我国峰峰矿区的 典型曲线，针对我国平顶山矿区的典型曲线、针对顿 涅茨煤田的典型曲线，以及来源于英国的诺模图等。 源于典型曲线在制作形成过程中依赖和运用的分布函 数特征信息，以及参数赋值结果都是直接来源于真实 实测资料的，因此确保了典型曲线法在实际运用过程 中，具备预计误差发生幅度小，以及预计数据结果真 实可靠等基本特点，其主要缺陷，在于必须依赖较多 的实测数据，并且在缺乏此项支持条件背景之下，无 法建构形成针对特定矿区开采生产作业技术空间的典 型曲线，在基本的适用范围方面仅局限于矩形或者是 近似于矩形的工作面，在实际应用过程中，还要合理 规范开展坐标原点和坐标轴正方向的选取环节。 剖面函数法。剖面函数法的实质，是遵照实地测 量技术作业环节中获取的，具备代表性和典型性特点 的下沉曲线特征数据信息，在选择运用适当种类的拟 合函数条件下，借由运用适当种类的数据处理分析手 段，具体确定函数解析式，或者是数学方程中包含的 各项常数，之后将实际建构形成的函数或者是数学方 程，用于开展针对地表移动主断面结构的移动变形预 计技术活动。在现有的技术发展背景之下，可供选择 运用的剖面函数分析方法种类众多，具体涉及双曲函 数形式、误差函数形式、指数函数形式，以及三角函 数形式等，其中已经进入成熟发展阶段的分析方法， 主要涉及经由中国唐山煤研所矿山测量研究室在1956 年创立形成的负指数函数法、由何国清领衔的研究团 队建构形成的基于碎块体理论的威布尔分布法，以及 由廖国华领衔的研究团队建构形成的基于随即介质理 论的概率积分法等。由于剖面函数法在建立形成过程 中，严格以实测数据作为基础，因此其在具体用于开 展预计技术活动过程中，精确度水平较高，与此同 时，剖面函数法在具体使用过程中，还需要面对一定 的限制条件，通常仅适用于具备矩形形状特征，或者 是近似矩形形状特征的工作面，其在开展预计技术活 动过程中运用的方法和操作步骤与典型曲线法大致相 同，且其分布函数可以参照剖面函数直接计算求解。 2 开采沉陷预计方法的理论基础 从历史沿革角度展开阐释分析，相似材料模拟法 是经由全苏矿山测量研究院在1937年率先引入运用到 岩层与地表移动研究技术领域的，该种方法借由对相 似理论的运用，将矿山岩层地质结构遵照一定标准比 例实施缩小处理，继而运用相似材料制作形成对应的 技术模型，模拟开展煤层开采生产技术环节，借由观 测分析模型上实际发生的移动破坏情况，推测分析实 地岩层结构与地表结构之间发生的移动变形。相似材 料模拟法在实际运用过程中的主要优点，在于经济成 本投入数量较多，技术作业周期持续时间较短，以及 结果获取较为直观形象等，但是现阶段绝大多数针对 此种方法的研究分析工作均属于定性研究，在实际运 用过程中还存在着相似程度不稳定、边界条件不易满 足等缺陷。 我国学者李增琪将因开挖技术环节引致发生的阶 段地表移动现象视作同时满足力学平衡技术条件，以 及几何接触技术条件的，发展在多层层状弹性介质材 料之中的弹性力学平面技术问题，其具体引入运用傅 里叶数学变换处理法，计算求解了因开挖技术作业环 节而引致出现的地表移动程度。 王悦汉等研究人员针对采动移动过程中展示的破 坏特性，将采动覆岩移动过程具体划分为4个时间阶 段，以及3种介质属性，其借由对岩体力学基本理论 的借鉴和运用，通过开展逐层逐次的计算分析处理环 节，建构形成了将覆岩结构、采场围岩结构，以及表 土层结构纳入统一化力学分析处理体系的动态力学模 型，促进实现了连续性介质与非连续性介质之间的相 煤矿开采沉陷预计理论与方法研究评述 苏乐斌 霍州煤电集团吕临能化有限公司 山西 吕梁 033299 摘要大量技术研究结果显示，对开采沉陷发生程度的预计和分析，不仅是科学有效评价分析采动损害事件发生程 度，以及选择确定采动损害事件控制措施的前提，还是开展煤矿开采生产方案设计优化工作，土地复垦工作，以及地基稳 定性评价工作过程中需要依赖的基本条件。围绕煤矿开采沉陷预计理论与方法研究评述，展开了简要的阐释分析。 关键词煤矿开采 沉陷预计 理论与方法 研究评述 科学管理 192 2020年第8期 互联系，促进建构形成了具备可视化特点的计算分析 软件。该种类型的力学分析模型，与传统的力学分析 模型相对照，能有效且准确地计算求解岩层结构与地 表结构之间的动态移动力学技术参数、岩体结构的破 裂高度技术参数、离层时空发育位置技术参数、顶板 来压步距技术参数等，有效解决和规避了传统力学分 析模型无法同时计算获取覆岩移动力学技术参数、岩 体破裂高度力学技术参数，以及顶板来压步距力学技 术参数的局限性。 3 结束语 围绕煤矿开采沉陷预计理论与方法研究评述论 题，本文择取开采沉陷预计方法的分类，以及开采沉 陷预计方法的理论基础，两个具体方面展开了简要的 阐释分析，旨在为相关领域的研究人员，以及我国现 代煤矿开采生产技术领域的相关工作人员，创造并且 提供扎实且有效的技术性工作实践经验参考支持条 件。积极采取适当措施做好煤矿开采沉陷预计工作， 对于支持和确保我国煤矿开采生产相关活动的安全优 质有序组织开展，发挥着不容忽视的影响作用。 参考文献 [1] 张广学， 房振 . 营盘壕煤矿首采面地表移动特征实 测研究 [J]. 金属矿山， 2019（10） 81-86. [2] 田迎斌 . 基于 CAD 平台的煤矿开采沉陷预计系统 研发 [J]. 金属矿山， 2019（10） 87-92. [3] 姜希印， 田迎斌 . 巨厚岩浆岩下开采岩移预计参数 取值研究 [J]. 金属矿山， 2019（10） 101-106. [4] 刘金阳 . 煤炭开采引发的地质灾害及治理关键要素 探究 [J]. 中国标准化， 2019（18） 110-111. [5] 张旭光 . 控制煤矿开采沉陷部分充填开采技术质量 研究 [J]. 中国石油和化工标准与质量， 2019， 39（18） 197- 198. [6] 徐乃忠， 高超， 等 . 新近系煤层开采沉陷与覆岩移动 规律研究 [J]. 煤炭技术， 2019， 38（09） 1-4. 地段，开口巷道顶板的管理尤为重要。目前我矿多采 用打注锁口锚索、对巷道开口位置前后5m加强支护 的形式加固开口位置的巷道顶板。通过安设顶板离层 仪、锚杆（锚索）测力计的形式对巷道顶板情况进行 监测。对巷道开口前5m的顶板加强支护。以确保巷道 开口位置顶板的完好。 4 开口巷道的施工工艺展望 随着科学技术的发展，采煤工作面现已形成一套 成熟的综采技术，基于切顶卸压无煤柱开采的110工法 也逐步在全国得以实施，智能采煤工作面也即将在我 矿的18509工作面形成。但受施工条件限制，快速掘进 技术目前推行进度较为缓慢，开口巷道的机械化率也 一直停滞不前。未来煤炭工业的发展方向是机械化、 智能化，开口巷道实现机械化、智能化的关键在于对 传统破煤、装煤、支护方式的突破。在破煤方面使用 体积小、灵活动作的高性能机械设备代替传统的放炮 方式；在装煤方面使用体积小、可伸缩拐弯的运输设 备；在支护方面，实现集成的锚杆安设一体机。理想 状态是一种设备同时满足破煤、装煤、支护三方面的 飞跃。 5 结束语 当前开口巷道的施工方法较之我矿引进装载机前 有了极大的提升，人工作业强度显著降低，作业效率 明显提高。但巷道开口施工方法及工艺仍然具备较大 的发展空间。在现有的技术装备条件下，通过对施工 工艺的改进，可有效提升施工效率，确保安全生产。 参考文献 [1] 胡剑鑫 . 煤矿巷道掘进成套设备及施工工艺研究 [J]. 当代化工研究， 2019（10） 150-151. [2] 姬东 . 浅析半煤岩巷道支护施工工艺控制 [J]. 陕西 煤炭， 2019， 38（05） 170-173. 作者简介 李向阳 （1987-） ， 采煤助理工程师， 毕业于太原理工大 学采矿工程专业， 主要从事煤矿生产采掘管理相关工作。 （上接第177页） （上接第208页） 套管的过程当中，需要将坡度设置在6m 以下，而且需 要通过串联的方式进行连接，避免产生缝隙，进而确 保夹套管管道能够正常运行。 3 结束语 综上所述，在化工行业中，在化工领域当中，夹 套管得到了广泛的应用，它具有良好的保温效果和导 热效果，让液体流经管道的过程当中不会出现凝固的 现象，与此同时，还能够保证液体稳定不会发生太 大的变化，保证受热均匀。在夹套管管道设计的过程 中，需要尽可能地避免夹套管出现泄露、输送的液体 或热媒凝固以及滞留、膨胀区发生转移等情况，要想 避免这些问题的产生，就要求相关设计人员在设计夹 道管管道配管的过程当中，必须根据国家相应的标准 和要求来进行制造与设计，让夹道管各方面的性能满 足实际应用的需求，在确定夹道管的物理尺寸和选择 夹道管的类型的过程中，必须审慎对待与选择。除此 之外，还需要准确计算出管道内外的热应力数值大 小，特别需要高度重视的是配管所选择的材料、管道 连接的方式以及分支管和坡度的设计，从而确保夹套 管在实际化工应用的过程当中能够正常运行。 参考文献 [1] 彭江 . 夹套管配管设计浅析 [J]. 化工设计， 2015， 25 （03） 26-27451. [2] 田轶华， 陈洁 . 浅谈化工设备中夹套管的配管设计 [J]. 中国石油和化工标准与质量， 2011， 31（06） 36.